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Grafitbearbeitung Die Bearbeitungszeit von großen Grafit-Elektroden fast halbieren

Von Mag. Victoria Sonnenberg 4 min Lesedauer

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Bei einem Projekt für große Grafit-Elektroden wurden beim Zimmermann Formen- und Werkzeugbau erstmals die VHM-Diamantfräser von Schreurs erprobt. Die Bearbeitungszeit pro Elektrode konnte damit von etwa 17 auf 10 Stunden reduziert werden.

Eine typische Form von Zimmermann: Im globalen Wettbewerb muss man die Neugier und Bereitschaft haben, neue Wege zu gehen. (Bild: Schreurs Tools GmbH)
Eine typische Form von Zimmermann: Im globalen Wettbewerb muss man die Neugier und Bereitschaft haben, neue Wege zu gehen.
(Bild: Schreurs Tools GmbH)

Prozesssicherheit, Standwege, Oberflächengüten inklusive Schnittleistungen sind für gewöhnlich die Maßstäbe, die man setzt, wenn es um Fräswerkzeuge geht. Der Formen- und Werkzeugbau Zimmermann in Gladenbach erwartet hier allerdings mehr, denn wenn eine optimale Prozessberatung oder neue Strategien zu mehr Wettbewerbsfähigkeit führen, geht man gerne neue Wege. Im September 2022 war der Zeitpunkt für solch einen neuen Weg. In einem konkreten Projekt ging es darum, große Grafit-Elektroden mit sehr vielen Noppen herzustellen. Sören Leinweber, verantwortlich für die CAM Programmierung bei Zimmermann ging nach der herkömmlichen Methode pro Elektrode von 16 bis 17 Stunden aus. Bei neun Elektroden also ein immenser Zeitaufwand. Um diese Bearbeitungszeit zu reduzieren, nahm er Kontakt mit der Fa. Schreurs auf.

Erste Versuche inklusive neuer Strategien und die diamantbeschichteten VHM Fräser der Karat Line führten dann auch sehr schnell zu einem messbaren Erfolg. Die Bearbeitungszeit pro Elektrode konnte auf 9 bis 10 Stunden reduziert werden. Ein Ergebnis, das Dr.-Ing. Michael Neumann, Bevollmächtigter für den Bereich Werkzeugbau bei Zimmermann wie folgt kommentiert: „Wir müssen im globalen Wettbewerb die Neugier und Bereitschaft haben, neue Wege zu gehen. Im konkreten Fall war es deshalb auch so, dass der Workshop von Schreurs hier bei uns, auf unseren Maschinen, stattgefunden hat. Es macht doch keinen Sinn, Ergebnisse mit 10 Jahre jüngeren Maschinen mit mehr Dynamik zu vergleichen.“ Letztendlich haben diese Ergebnisse aber dazu geführt, dass man in Gladenbach die Richtung mit Werkzeugen von Schreurs weiterverfolgen wollte.

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Im November 2022 wurde die komplette Grafitbearbeitung auf die Fräswerkzeuge Karat Line umgestellt. Der Grundgedanke der neuen Strategie wurde auf beiden Fräsmaschinen umgesetzt. Jedoch wurde das Schruppen individuell angepasst, da eine Maschine nicht über die notwendige Stabilität verfügt.

Das Grafit zeigt uns so gut wie keine Grenze auf, wenn wir es mit der richtigen Strategie bearbeiten.

Jens Thor, Anwendungstechniker bei Schreurs

„In den Schruppprozessen erreichen wir bei einem Werkzeugdurchmesser von 10 Millimetern ein Zeitspanvolumen von 750 bis 1.000 Kubikzentimetern. Das ist schon beachtlich, wenn man das mit Prozessen in Stahl vergleicht. Viel wichtiger ist aber, dass wir auch in den Schlichtprozessen, die den Großteil der Laufzeit einnehmen, Vorschubwerte von 5 Metern pro Minute und in Einzelfällen bis zu 8 Meter pro Minute realisieren. Das ist nur durch eine Rundumberatung inklusive Abstimmung von Werkzeug, Aufspannung und Maschine möglich“, so Jens Thor, Anwendungstechniker bei Schreurs.

Nun gab es in Gladenbach nach den ersten positiven Ergebnissen auch Skeptiker, denn die Oberflächen zeigten eine nicht gewohnte Optik. Deshalb wurden diese bei den ersten Projekten noch sehr genau betrachtet und auf den Spritzgussmaschinen getestet. Es konnte keine Verschlechterung festgestellt werden. Für Sören Leinweber war es aber ohnehin eine Grundvoraussetzung, dass man qualitativ nicht schlechter wird: „Die erodierten Flächen haben ja wesentlichen Einfluss wie der Kunststoff aus einem Werkzeug kommt. Da gibt es aber keine Probleme. Ich sehe mit dem Einsatz dieser Werkzeuge aber weitere Vorteile. Die Elektroden haben wir vorher mit größeren Fräserdurchmessern geschlichtet. Um die Eckradien sauber zu bekommen, mussten wir nochmals einen kleineren Fräser einsetzen, was zu Markierungen führt. Jetzt schlichten wir oftmals direkt mit dem kleinsten Fräserdurchmesser. Sollten wir doch einmal Restmaterial bearbeiten, haben wir so gut wie keine Übergänge, aufgrund der engen Werkzeugtoleranz der Karat Line. Das heißt, wir haben die Oberflächengüte verbessert.“

Was bleibt, sind die Standzeiten. Auch hier stellt man in Gladenbach Verbesserungen fest. Bei den Schruppwerkzeugen, die seit ca. vier Monaten im Einsatz sind, musste noch kein einziges Werkzeug gewechselt werden. Die Schlichtwerkzeuge, weisen ebenfalls einen deutlich höheren Standweg auf.

Wir müssen aufhören uns über Standzeiten zu unterhalten. Wichtig ist, welchen Standweg wir in einer entsprechenden Zeit erreichen, um unsere Wirtschaftlichkeit messbar zu machen.

Jens Thor, Anwendungstechniker bei Schreurs

Wenn man nun solch positive Ergebnisse verbucht, ist man natürlich auch für weitere Schritte bereit. Und die ging man bei Zimmermann mit den Kugelfräsern aus der Neo-Line-Serie von Schreurs. Seit 2008 hatte man für den Bereich Kugelfräser einen Premiumherstellers im Einsatz, den bis dahin nie jemand verdrängen konnte. Nun sind Fräser der Neo-Line-Serie zunächst wesentlich kostengünstiger und erste Tests mit Kugeln von Durchmesser 4 bis 12 Millimeter führten zu beeindruckenden Effekten. Zunächst setzt man bei Zimmermann grundsätzlich auf schaftverstärkte Fräser. Das sind diese Kugelfräser zwar nicht, jedoch durch die Verwendung eines angepassten Vollhartmetalls dennoch genauso stabil. Das ist bei der Programmierung natürlich von Vorteil, weil nur noch der Werkzeughalter als Kollision berechnet werden muss. Mittlerweile ist ein Neo-Line-Kugelfräser Durchmesser 12 Millimeter an einem Langzeitbauteil aus 1.2343 18 Stunden im Einsatz. Mann- und problemlos. Möglich wird das, so Jens Thor, weil die wie bei Zimmermann und den meisten Formenbauern zu verarbeitenden Werkstoffe wie z. B. 1.2343, gehärtet bis max. 56 HRC eine gewisse Zähigkeit mitbringen und Neo Line eine speziell darauf angepasste Grundgeometrie und ein angepassten VHM hat. Damit lassen sich also für den Spritzgussbereich weiche wie harte Stähle abdecken. Unabhängig davon ist es natürlich für die Programmierung, den Anwender und den Einkauf wesentlich einfacher zu handeln, wenn man nur ein Kugelsystem zu pflegen hat.

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