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Schruppfräsen

Rekordzeit im HPC-Schruppen

| Redakteur: Mag. Victoria Sonnenberg

Gemeinsam haben Chiron und Gühring einen Rekord aufgestellt und 1000 cm³ Stahl (16MnCr5) in 60 Sekunden zerspant – 8 kg Stahl pro Minute.

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Geringe Schnittbreite, hohe Vorschübe: der Vorschub pro Zahn lag bei der Anwendung bei 0,5 mm. Das bedeutet zwei Millimeter Vorschub pro Umdrehung.
Geringe Schnittbreite, hohe Vorschübe: der Vorschub pro Zahn lag bei der Anwendung bei 0,5 mm. Das bedeutet zwei Millimeter Vorschub pro Umdrehung.
(Bild: Chiron)

Beide Unternehmen waren mit zwei jeweiligen Spitzenprodukten – Chiron mit der neuen FZ 16 five axis und Gühring mit einer Variante des Ratiofräsers Speed – zeitgleich in der Entwicklungsphase. Durch die langjährige Zusammenarbeit im Projektgeschäft sind beide ständig in engem Kontakt und Austausch. Bereits vergangenen Sommer gab es gemeinsame erste Tests mit Prototypen. Als nun beide Produkte, der Ratiofräser und das 5-Achs-Bearbeitungszentrum, marktreif waren, haben sich die Profis zusammengefunden, um die Leistungsfähigkeit unter Realbedingungen unter Beweis zu stellen. „Durch die immer höheren Leistungsanforderungen unserer Kunden haben wir die Idee zum Rekordversuch gemeinsam entwickelt. Und das Ergebnis waren dann unglaubliche 1000 cm³ Stahl pro Minute“, sagt Frässpezialist Rolf Ehrler von Gühring. Das Zusammenspiel von Maschinendynamik und Frässtabilität macht solche Spanvolumen möglich und ist interessant für den Formenbau, die Luftfahrtindustrie und die Automobilindustrie.

Schruppfräser für Stahl, hochfesten Stahl und Guss

Das Gühring-Werkzeug, der RF 100 Speed P, ist ein Schruppfräser, der eigens für die Bearbeitung von Stahl, hochfestem Stahl und Guss angepasst wurde. Sein 48°-Spiralwinkel mit ungleicher Schneidenteilung sorgt für weichen, ruhigen Schnitt und hohe Laufruhe, heißt es. Das reduziert die Maschinenbelastung und erhöht die Volumenleistung. Der optimierte Spanraum, sprich vertiefte Spannut im vorderen Schneidenbereich, führt Späne besser ab beim Rampen und helikalen Eintauchen. So lassen diese sich prozesssicher aus der Maschine befördern. Durch eine Eckenschutzfase und Stirnkorrektur wurde eine stabile Schneidecke realisiert. Spanteiler und extreme Schneidenlänge am Fräser sorgen für weichen Schnitt und hohe Laufruhe. Das reduziert die Maschinenbelastung und erhöht die Volumenleistung.

Das sind beste Voraussetzungen für den Einspindler FZ 16 S five axis von Chiron. Dieses Bearbeitungszentrum ist für besondere Anforderungen an die Genauigkeit bei der 5-Achs-Bearbeitung ausgelegt. Gleichzeitig überzeugt es bei der Dynamik und stellt damit eine hohe Produktivität sicher, heißt es. Kurz: Mehr Teile bei höchster Präzision. Essentiell dabei ist das richtige Werkzeug.

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Dazu Michael Eble, Leiter der Maschinenentwicklung bei Chiron, dazu: „Wir haben die Antriebsleistung sowie die Dynamik und Zerspanleistung der Baureihe 16 deutlich erhöht. Spaß macht´s aber erst richtig, wenn der Werkzeughersteller dann in der Pflicht ist, ein noch leistungsfähigeres Werkzeug zu liefern, weil die Maschine noch mehr kann. Dann hat man eigentlich alles richtig gemacht.“

HPC-Schruppen für die Bearbeitung großer Schnitttiefen

Die Spezialisten von Gühring wendeten die moderne HPC-Strategie an. Die Steuerung der Fräserbahn mit geringer radialer Zustellung ermöglicht ein vergleichsweise sanftes Umsäumen des Werkstücks. HPC-Schruppen eignet sich besonders für die Bearbeitung großer Schnitttiefen, dann bearbeitet der Schruppfräser das Werkstück auf gesamter Tiefe mit der gesamten Schneidenlänge. Die Zerspankräfte werden verringert und gleichmäßig auf die gesamte Schneidenlänge verteilt. Das ermöglicht hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten und lange Standzeiten. High Performance Cutting ist erste Wahl bei Anwendungen mit enormen Zerspanraten. Die zu bearbeitenden Bauteile bestehen in der Regel aus hochfesten Stählen, die erhöhte Anforderungen an die Bearbeitung stellen. Um entsprechende Ergebnisse zu erreichen, wird mit höheren Schnittgeschwindigkeiten, größeren Vorschüben pro Zahn und größeren Schnitttiefen gearbeitet. Die hohen Schnittgeschwindigkeiten sind mithilfe von hohen Umdrehungsfrequenzen zu realisieren, sofern es die Fräsmaschine ermöglicht. Durch die Verwendung der gesamten Länge, werden die Schneiden des Fräsers am Umfang wesentlich weniger belastet. Der Verschleiß verringert sich.

HPC als Weiterentwicklung in der Zerspanung

Das Fräsverfahren ist nicht neu, doch erst auf Basis der Leistung heutiger Bearbeitungszentren wie der FZ 16 S five axis sowie Geometrieanpassungen und Verschleißfestigkeit der Fräswerkzeuge zeigt sich HPC als Weiterentwicklung in der Zerspanung, wenn es auf enorme Zeitspanvolumen ankommt. Das große Ziel war es, hier einen Benchmark zu setzen. Bei absoluter Prozesssicherheit. Rolf Ehrler dazu: „Durch die 48°-Spiralwinkel erzeugen wir einen enorm weichen Schnitt. Das heißt das Werkzeug schält den Span förmlich heraus. Und das Beste daran ist die enorme Laufruhe, die die Maschine schont.“ Das wurde auch durch entsprechende Vibrationsanalysen – in der Maschine integriert – aufgezeichnet und nachgewiesen. Diese Vibrationsanalysen, die Dynamik der Maschine, der leistungsstarke Ratiofräser und die HPC-Frässtrategie garantieren also Prozessstabilität und damit mehr Teile bei höchster Präzision.

Unter HPC-Bedingungen wird die gesamte Schneidenlänge mit geringer Schnittbreite (5 bis 15 % ae) eingesetzt. Somit können enorm hohe Vorschübe erzielt werden. Der Vorschub pro Zahn betrug im Rekordversuch 0,5 mm. Das bedeutet bei vier Zähnen, zwei Millimeter Vorschub pro Umdrehung. Interessant ist das für alle Unternehmen, die große Mengen an Stahl zu zerspanen haben. Maschinenbauteile, der klassische Werkzeug- und Formenbau, wo sich hauptsächlich hochfeste Stähle finden, aber vor allem auch die Luftfahrt, wo leichte Bauteile aus Vollmaterial mit Zerspanraten von bis zu 96 % erzeugt werden. Die spezielle Scheidengeometrie lässt sich auch in der Automobil- und Zuliefererindustrie optimal einsetzen.

Michael Eble bei Chiron zeigt sich zufrieden: „Wir haben es geschafft, die Frässtabilität und Dynamik einer neuen Maschinenbaureihe deutlich zu erhöhen. In Verbindung mit den neuen Gühring-Fräsern RF 100 Speed P ist noch nie da gewesenes möglich.“

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