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Open Mind Zeitersparnis beim Ebenenschlichten

Autor / Redakteur: Karl Obermann / Stefanie Michel

Neue Tonnenfräsertypen kommen jetzt in eine breite Anwendung. Doch erst mit entsprechender CAM-Technik lässt sich das Potenzial der Werkzeuge voll ausschöpfen. Daher wurde eine hocheffiziente Schlichtstrategie entwickelt, die Fertigungszeiten reduziert und die Oberflächengüte sowie die Werkzeugstandzeit erhöht.

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Die neue Schlichtstrategie bietet großes Potenzial im Werkzeug- und Formenbau bei Bauteilen mit vielen Ebenen.
Die neue Schlichtstrategie bietet großes Potenzial im Werkzeug- und Formenbau bei Bauteilen mit vielen Ebenen.
(Bild: Open Mind)

Die Geschichte mit den Tonnenfräsern begann bei Open Mind bereits 2001. „Damals haben wir bei einem Projekt für einen Schweizer Kunden einen Tonnenfräser genutzt. Es musste eine komplexe Schraube mit konkaven Flanken programmiert werden“, erinnert sich Peter Brambs, Principal Engineer of Product Innovation bei Open Mind in Wessling. Für die Bearbeitung einer Kompressorschnecke schien den CAM-Experten ein Tonnenfräser besonders gut geeignet. Doch kein Hersteller konnte das passende Werkzeug liefern, daher wurde der Fräser bei einer kleinen Werkzeugschleiferei gefertigt. „Ich will damit nicht behaupten, dass wir hier den Tonnenfräser erfunden haben – ich denke, den gab es schon in den 70er- und 80er-Jahren –, jedoch waren wir sicher die Pioniere, die diese Fräserform konsequent in einem CAM-System unterstützt haben“, so Brambs weiter. Bereits 2002 wurde dieser Werkzeugtyp in Hypermill unterstützt und schon damals mit Kollisionsvermeidung für den Schaft.

Die Fertigungsergebnisse überzeugten den Kunden: Mit den entsprechenden CAM-Strategien und dem Einsatz des Tonnenfräsers konnte sowohl die Bearbeitungszeit drastisch reduziert als auch die Standzeit erheblich verlängert werden. Zugleich stiegen die Bearbeitungsgenauigkeit sowie die Oberflächengüte. Peter Brambs: „Wir erkannten schnell die Möglichkeiten und Vorteile, die die Bearbeitung mit den neuartigen Werkzeugtypen bot, und entwickelten konsequent die passenden CAM-Technologien weiter.“

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Zeiteinsparungen von bis zu 90 % bei Ebenschlichtoperationen

Open Mind war einer der ersten CAM-Hersteller, die sich intensiv mit der Fünf-Achs-Bearbeitung mit speziellen Fräsern auseinandersetzten. „Dieses Know-how floss in die Entwicklung der neuen Strategie ‚Tangentiales Ebenenschlichten’ – einer echten CAM-Neuheit, mit der Zeiteinsparungen von bis zu 90 % bei Ebenschlichtoperationen zu erzielen sind“, wie Brambs weiter ausführt.

Zwei zentrale Aspekte ermöglichen den enormen Effizienzsprung: die neue CAM-Strategie „tangentiales Ebenenschlichten“ und ein neuartiger Fräsertyp. Um ein perfektes Zusammenspiel von beiden Faktoren zu gewährleisten, arbeitete Open Mind mit dem Werkzeughersteller Franken zusammen. Gemeinsam entwickelten die Partner einen neuen Werkzeugtyp, den konischen Tonnenfräser.

Zur Entwicklung des neuen Fräsers wurde folgender Ansatz gewählt: Alle Werkzeuge in Tonnenform nutzen nur einen Ausschnitt des Kreisumfanges, ein sogenanntes Kreissegment. Dadurch lassen sich große Radien umsetzen. Vorteil der Tonnenform ist also der große Werkzeugradius, der wesentlich größere Bahnabstände bei gleicher theoretischer Rautiefe im Vergleich zu Kugelfräsern ermöglicht. Für den konischen Tonnenfräser wurde die Form noch weiter verbessert. Das sehr kompakte Werkzeug zeichnet sich durch einen extrem großen Radius aus, der somit eine optimale Anstellung an die Flächen erlaubt.

Von neuer CAM-Strategie und konischem Tonnenfräser profitieren

Ein einfaches Beispiel verdeutlicht die Einsatzmöglichkeiten des Werkzeugs: Der konische Tonnenfräser hat einen Radius von 500 mm, dieser entspräche einem Kugelfräserdurchmesser von 1000 mm. Es ist leicht zu erkennen, dass solche Fräsausgaben mit den konventionellen Werkzeugen nicht umzusetzen sind. Die Vorteile:

  • signifikant reduzierte Fertigungszeiten,
  • besonders hochwertige Oberflächengüten,
  • längere Werkzeugstandzeiten,
  • eine geringere Werkzeuganzahl.

Davon können Fertigungsunternehmen enorm profitieren, denn die Kombination aus neuer CAM-Strategie und neuem Fräsertyp bietet einen Wettbewerbsvorteil bei der Ebenenschlichtbearbeitung.

Großes Potenzial der CAM-Strategie liegt im Werkzeug- und Formenbau

Die Programmierung in Hypermill ist einfach und komfortabel. Anwender müssen nur die zu bearbeitenden Flächen anklicken, die Werkzeugbahnen werden dann automatisch und kollisionsgeprüft erzeugt. Eine hohe Prozesssicherheit ist also ebenfalls gegeben, welche besonders bei schwer zugänglichen Bereichen, wie etwa tiefen und engen Kavitäten, wichtig ist.

Die Einsatzmöglichkeiten der neuen CAM-Strategie sind vielfältig. Sicherlich liegt das größte Potenzial im Werkzeug- und Formenbau, da hier Bauteile mit zahlreichen unterschiedlichen Ebenen bearbeitet werden müssen. Darüber hinaus sind beispielsweise Turbinenschaufeln, Strukturteile, Impeller und Blisks, allgemeine Strömungsteile oder Flansche effizient zu fräsen.

Das „Tangentiale Ebenenschlichten“ ist Teil des neuen Performance-Pakets Hypermill Maxx Machining, das aus zwei voneinander unabhängigen Modulen für das hocheffiziente Schruppen und Schlichten besteht. Das Schruppmodul bietet viele Optionen für das High-Performance-Cutting (HPC) in trochoidalen Werkzeugbewegungen für die 2D-, 3D- und Fünf-Achs-Simultanbearbeitung. MM

* Karl Obermann ist freier Fachjournalist. Weitere Informationen bei der Open Mind Technologies AG in 82234 Wessling

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