Hartfräsen anstatt erodieren oder schleifen

Hohe Präzision und Prozesssicherheit haben oberste Priorität

Gemeinsam an die harten Fälle

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Die ganz harten Materialien zu zerspanen, ist eine ehrgeizige Aufgabe. Die Frank Haug GmbH aus Straubenhardt stellt sich der Herausforderung – und zwar mit den Fräsern der Marlin- und Peacock-Reihe der Zecha Hartmetall-Werkzeugfabrikation GmbH. Mit den Werkzeugen fräst der Auftragsfertiger Haug schneller, präziser und wirtschaftlicher, als es mit herkömmlichen Methoden wie Schleifen und Erodieren bisher möglich war.

Formkerne, Elektroden, Spritzgusswerkzeuge, feinwerktechnische Spezialteile und mehr – wer bei der Frank Haug GmbH fertigen lässt, kann sich zu 100 Prozent auf Profis verlassen. Dank großem und vielfältigen Maschinenpark kommen bei dem Auftragsfertiger zahlreiche Verfahren zum Einsatz. Das Unternehmen, das sich bei Firmengründung 1984 zunächst auf Draht- und Senkerosion spezialisiert hatte, ist heute zusätzlich Experte auf den Gebieten Hartbearbeitung und Hartmetallfräsen.

Dafür nutzt Haug seit einigen Jahren hochwertige Fräser der Zecha Hartmetall-Werkzeugfabrikation GmbH aus Königsbach-Stein. Werkzeuge der Peacock- und Marlin-Reihe sind für solch anspruchsvolle Zerspanaufgaben, etwa für die Fertigung von Bauteilen aus Stahl oder Hartmetall, genau die richtige Lösung. Denn Hartmetalle außer durch Senkerodieren und Schleifen auch durch Fräsen zu bearbeiten, war bis vor ein paar Jahren kaum wirtschaftlich möglich. Der Einsatz der Zecha-Werkzeuge war daher wie ein Quantensprung für das innovative Unternehmen.
Elektrochemisches Abtragen
Hochkomplexe, lange Teile, die frei gespannt und bearbeitet werden müssen, sind bei Haug kein Einzelfall. Sie stellen aufgrund der labilen Aufspannung große Ansprüche an Programmierer, Maschine und Werkzeuge. Doch solchen und anderen Herausforderungen blickt Frank Haug, Gründer und Geschäftsführer der Frank Haug GmbH in Straubenhardt, stets gelassen entgegen: „Wir legen sehr viel Wert auf Weiterentwicklung zum Nutzen der Kunden. Momentan beschäftigen wir uns beispielsweise intensiv mit dem ECM-Verfahren, das speziell für die Medizinindustrie von Interesse ist. Mittels elektrochemischem Abtragen (engl. Electrochemical Machining) lassen sich besonders gut komplexe Formen aus harten Materialien herstellen – mit weniger Werkzeugverschleiß und ohne Korrosionen. Die dafür benötigten Kathoden werden aus Stahl gefertigt, was besonders präzise mit den Werkzeugen von Zecha gelingt.“ Auch die kürzeren Bearbeitungszeiten machen ECM zu einem interessanten Verfahren.
Fit in Graphit
Die wachsende Nachfrage nach Graphitelektroden – Haug arbeitete als Auftragsfertiger bereits zu etwa 80 Prozent mit Graphit – veranlasste das Unternehmen 2001 zu einer räumlichen Vergrößerung und einer Erweiterung des Maschinenparks. Heute bietet der 35 Mann starke Betrieb viele Fertigungslösungen und stellt Komponenten für Stanzwerkzeug- und Formenbau, Umformtechnik, Verpackungs- und Automobilindustrie, Medizin- und Feinwerktechnik her – hauptsächlich sind es jedoch Formkerne und Aktivteile in Kleinserienfertigung für sämtliche Branchen. Dazu Mathias Haug: „Vereinzelt machen wir auch Großserien, meist werden es dann etwa 100 000 Teile im Jahr. Werkzeuge, die mehrmals verwendet werden können, wie beispielsweise Stanzwerkzeuge, fertigen wir eher in kleinen Stückzahlen.“
Zum heutigen Maschinenpark gehören neben den Erodieranlagen auch 5-achsige HSC-Fräsmaschinen, die eine simultane Hochleistungszerspanung komplexer Bauteile aus anspruchsvollen Werkstoffen ermöglichen, sowie ein HPC-Bearbeitungszentrum, mit dem ganze Baugruppen selbst gefertigt werden. Die Werkstücke werden auf dieser Maschine vorbearbeitet und anschließend auf der HSC-Maschine fertig bearbeitet. „Somit bieten wir unseren Kunden die Fertigung in einem komplexen Technologieverbund“, so Mathias Haug. Mittels Draht- und Senkerosion sowie formgebender Laserbearbeitung werden zudem Elektroden, Stanzstempel und individuelle Einzelteile, auch mit komplexer Formgebung, hergestellt.
Herausforderung Hartbearbeitung meistern
Filigrane oder komplexe Formen, insbesondere in harten Werkstoffen, lassen sich mit den richtigen Werkzeugen auch fräsen. Dafür greift Haug auf Peacock- und Marlin-Fräser zurück. „Beim Zerspanen von gehärteten Stahlwerkstoffen ab etwa 54 HRC erreichen wir dank Peacock sehr gute Oberflächengüten. Die Fräser sorgen aufgrund exzellenter Schichthaftung für eine sichere Anwendung und eine sehr hohe Präzision“, so Frank Haug.
„Unsere Peacock-Fräser ersparen in der anspruchsvollen Fertigungskette die Nachbearbeitung. Teile, die nach dem Erodieren noch von Hand poliert werden müssten – für Formkerne etwa benötigt man mehrere Stunden –, sind nach der Zerspanung mit Peacock-Fräsern oft direkt einsetzbar, maximal muss nur noch kurz nachpoliert werden. Das bedeutet für den Auftragsfertiger eine enorme Zeitersparnis, was sich für die Kunden in barer Münze auszahlt“, ergänzt Klaus Bruder, Anwendungstechniker bei Zecha.
Prozesssichere Lösung zum Fräsen von Hartmetall
Hochlegierte Stähle mit Härten ab 62 HRC wirtschaftlich zu fräsen, ist eine Herausforderung. Doch dabei ist nicht nur die Härte der Materialien entscheidend, auch die Zusammensetzung der Legierungsbestandteile beeinflusst die Bearbeitung. So erschwert beispielsweise ein großer Anteil an Nickel, Kobalt oder Wolfram die Zerspanung erheblich und die Werkzeuge werden stärker belastet, verschleißen schneller und können sogar im schlimmsten Fall brechen. Gerade bei komplexen Prägewerkzeugen, die unter Umständen mit einer reinen Fräszeit von 200 Stunden bearbeitet werden, sind starke, langlebige Werkzeuge ein absolutes Muss.
Zum umfangreichen HSC-Fräsen von Hartmetall auf der 5-Achs-Maschine wird seit etwa zwei Jahren die diamantbeschichtete Marlin-Reihe verwendet. Bruder: „Die Marlin-Fräser sind wirklich ein Meilenstein: Sie machen die Prozesskette beim Hartmetall-Fräsen noch sicherer und eröffnen völlig neue Perspektiven in der komplexen Formgebung. Dort, wo Unternehmen früher mit den üblichen Verfahren Erodieren, Schleifen und Drahtschneiden an die Grenzen des Machbaren gestoßen sind, geht es nun fast mit Leichtigkeit von der Hand.“
Die extrem harten Marlin-Fräser wurden eigens für die Zerspanung sämtlicher Hartmetallsorten entwickelt und meistern den Einsatz unter erschwerten Bedingungen mit Bravour. Ermöglicht wird das dank ausgefeilter Geometrie, hoher Schneidkantenstabilität und einer abgestimmten Diamant-Beschichtung mit einer Härte bis zu 10 000 HV, die das Werkzeug vor harten Materialien schützt. Von 0,2 bis 6,0 mm werden die Fräser angeboten – bei Haug kommen sie hauptsächlich kleiner als 3,0 mm zum Einsatz.
„Wir schätzen die Fräser insbesondere aufgrund der hohen Prozesssicherheit, die durch die spezielle Diamantschicht und die damit einhergehende hohe Standfestigkeit sowie hervorragende Präzision hervorgerufen wird. Beispielsweise lassen sich mit ihnen sowohl trocken als auch nass filigrane 3D-Konturen an Umformwerkzeugen äußerst präzise realisieren. Sie sind demnach eine sinnvolle Alternative und genau die richtige Lösung, wenn man mit den herkömmlichen Verfahren nicht mehr weiterkommt“, so Mathias Haug. „Für Standardbearbeitungen mit weniger komplexen Formen greifen wir auf Hartmetall-Schleifstifte von Zecha zurück. Als kostengünstigere Alternative zu den Marlin-Fräsern lassen sich damit ebenfalls hervorragende Ergebnisse erzielen.“ Die hohe Prozesssicherheit der Fräser und Schleifstifte ermöglicht einen hohen Automatisierungsgrad.
Individuelles Fertigungsspektrum
„Wir bearbeiten ganz individuelle Aufträge: Die Materialien reichen von Standard-Stählen bis zu hochlegierten Stählen, und die geforderten Geometrien beziehungsweise Formen können manchmal sehr speziell sein. Da kann immer erst kurzfristig entschieden werden, welches Werkzeug benötigt wird“, so Mathias Haug. „Es würde unsere Möglichkeiten überschreiten, Werkzeuge in sämtlichen Längen-Durchmesser-Verhältnissen vorrätig zu haben. Da ist ein Werkzeughersteller und -lieferant wie Zecha, der bei Bedarf in kürzester Zeit neue Werkzeuge in gleichbleibend hoher Qualität zur Verfügung stellen kann, Gold wert.“ ■
Zecha Hartmetall-Werkzeugfabrikation GmbHwww.zecha.de
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