Fräspaket für perfekte Formen

Die Anforderungen an die Oberflächenqualität im Werkzeug- und Formenbau sind hoch. Um sie zu erfüllen, ist ausgereifte Ausrüstung notwendig: Maschine samt Steuerung müssen in der Lage sein, aus der virtuellen Kontur eine reale zu fräsen, die sich im wahrsten Sinn des Wortes sehen lassen kann – und zwar unabhängig von der Datenqualität des CAM-Inputs.

Das in vierter Generation geführte Familienunternehmen Fooke GmbH aus Borken ist spezialisiert auf den Bau großer und sehr großer Fünf-Achs-Fräsmaschinen. Die Werkzeugmaschinensysteme des Unternehmens sind vor allem dort im Einsatz, wo es um Mobilität geht: Schienenfahrzeug-, Luft- und Raumfahrt- sowie Automotive-Industrie. Häufig ist der konkrete Anwendungsbereich der Werkzeug- und Formenbau.

Die unterschiedlichen Baureihen werden jeweils kundenspezifisch angepasst: „Von all den Maschinen, die wir jemals geliefert haben, gibt es wohl keine zwei identischen“, so Andreas Feldevert, Leiter Vertrieb Europa und Prokurist bei Fooke. „Die Ausstattungsdetails hängen unter anderem vom Werkstoff ab, der zu bearbeiten ist. Dennoch sind wir kein Sondermaschinenbauer. In der Pkw-Produktion würde man unsere Vorgehensweise als Plattformstrategie bezeichnen.“ Denn allen Maschinen gemeinsam ist, dass sie weitestgehend aus selbst gefertigten, hochwertigen Standardstrukturelementen bestehen. So wird gewährleistet, dass die Strukturelemente über eine hohe Steifigkeit und gute Dämpfungseigenschaften verfügen.

Daher können Kompaktmaschinen von Fooke in der Regel ohne mit einem dafür angefertigten Fundament aufgestellt werden. Darüber hinaus verfügen nahezu alle Maschinen über leistungsfähige Antriebstechnik in Form von Linearmotoren. Feldevert dazu: „Insbesondere die durchgängige Ausstattung mit Linearmotoren, wenn gewünscht und technisch sinnvoll auch mit Torquemotoren in den Rundachsen, ist nicht selbstverständlich. In diesem Bereich sehen wir uns durchaus als Technologietreiber der Branche.“

Unsicherheit bei der Anschaffung erfordert Flexibilität

Stabilität, Steifigkeit, Dynamik – die Maschinen bringen damit schon einige Voraussetzungen mit, die im Modell- und Formenbau grundsätzlich gefragt sind. Trotz aller anwendungsspezifischen Details müssen sie gleichzeitig auch flexibel sein. Denn in dieser Branche erfolgen Anschaffungen oft ohne das Wissen, welche Bauteile tatsächlich zu fertigen sein werden.

Zwar war es schon immer häufig so, dass ein Modell- und Formenbauer heute nicht weiß, welche Aufträge er in einem Monat abarbeiten muss. Zwischenzeitlich hat sich jedoch auch noch die Unsitte breit gemacht, dass Kapazitäten schon vor Auftragsvergabe nachzuweisen sind. Anschaffungen sind also meist mit einer ordentlichen Portion an Unsicherheit behaftet, so dass Maschinen von Vorteil sind, die sich anschließend flexibel einsetzen lassen. Denn Flexibilität ist für Werkzeug- und Formenbauer eine Kardinaltugend: Auftragsunabhängig müssen sie in der Lage sein, die gefragte Oberflächenqualität und Genauigkeit zu erzeugen – egal, was in der Werkstatt gerade zu fräsen ist.

Während Fooke einige Maschinentypen für bestimmte Anwendungsbereiche fast ausschließlich mit Siemens-Steuerungstechnik ausrüstet, hat der Maschinenhersteller im Jahr 2015 erstmals auch seine Kompakt-Portalfräsmaschinen-Baureihe Endura 700 Linear mit der Hochleistungssteuerung Sinumerik 840D sl für Anwendungen aus dem Modell- und Prototypenbau ausgestattet. Dabei handelte es sich gleich um eine zweifache Premiere, weil in diesem pilotierten Projekt auch zum ersten Mal die Funktion Top Surface zur Anwendung kam. Diese Neuheit ist als Option des Sinumerik Mdynamics Pakets seit Mitte 2016 erhältlich.

Mit Top Surface beziehungsweise dem neuen Kompressor Compsurf lassen sich höchste Anforderungen an Oberflächen erfüllen, wie sie unter anderem an Freiformflächen bestehen. Auch qualitativ anspruchsvolle CAD/CAM-Programme, in denen beispielsweise eine unregelmäßige Punkteverteilung vorhanden ist, führen damit zu Top-Werkstückoberflächen – und zwar weitgehend unabhängig von der Datenqualität des CAM-Inputs. Unbeabsichtigte Richtungsumkehr, Sprünge oder sonstige überflüssige Fräsbahnen, die anschließend sichtbar sein und stören würden, werden dadurch vermieden.

Eine weitere Glättung erfolgt mit Einschalten des Cycle 832. Dieser Zyklus stellt alle wichtigen Funktionen für das High-Speed-Cutting (HSC) zur Verfügung: Nach Eingabe der Bearbeitungsstrategie (Schruppen, Vorschlichten oder Schlichten) und der Toleranzen der Bearbeitungsachsen aktivieren sich automatisch die jeweiligen Dynamikparameter, so dass bei schnellstmöglicher Bearbeitung makellose Oberflächen entstehen.

Guter Punkt, schlechter Punkt

Fährt eine Steuerung Punkte an, die nur aufgrund der im CAD/CAM eingestellten Berechnungstoleranz im NC-Programm auftauchen, aber aus der eigentlich gewollten Punktewolke herausfallen, wird sie zum Opfer ihrer eigenen Genauigkeit. „Mit Top Surface werden diese unerwünschten Punkte effizient ausgeblendet, so dass Irritationen auf der Werkstückoberfläche konsequent vermieden werden“, erklärt Feldevert. Insbesondere bei schräg abgezeilten Schlichtprogrammen oder beim bidirektionalen Fräsen werden damit sichtbare Inhomogenitäten an der Oberfläche des Werkstücks vermieden.

Großer Nutzen in kleinen Details

Die Sinumerik hält für Werkzeug- und Formenbauer viel Nützliches bereit, unter anderem die bedienerfreundliche Einrichtung und Werkzeugverwaltung, die Formenbauschnellansicht Quick Viewer oder die Möglichkeit, Messprozesse gezielt zu protokollieren. Hervorzuheben ist jedoch die Funktion „Execution from External Storage“ (kurz: EES), mit der sich Teileprogramme direkt von internen oder externen Speichermedien aufrufen und abarbeiten lassen, und zwar ohne Einschränkungen bei Sprüngen und Programmschleifen in langen NC-Programmen oder Ähnliches. Damit ist die Programmgröße nur noch durch die Kapazität des externen oder internen Speichers limitiert – ein wirklicher Vorteil angesichts der großen Modell- und Formenbauprogramme.

Die Fräsergebnisse einer derart ausgerüsteten Maschine waren auf der AMB 2016 zu besichtigen, wo auf dem Fooke-Stand eine Sinumerik-gesteuerte Endura 711 vor Auslieferung an die Modellbau Roth GmbH & Co. KG aus Theuma ausgestellt war. Diese Portalfräsmaschine ist sehr kompakt und verfügt – im Vergleich mit der Aufstellfläche – über einen großen Bearbeitungsraum mit Verfahrwegen von 2200 x 3500 x 1500 mm (X x Y x Z). Die Direktantriebe in allen Linear- und Rundachsen sorgen für geringe Reaktionszeiten und hohe Vorschubgeschwindigkeiten.

Trotz der damit einhergehenden erheblichen Maschinendynamik erzeugt die Maschine durchgängig sehr hohe Bahngenauigkeiten, was sich positiv auf die Produktivität auswirkt. „Insbesondere Anwender aus dem Bereich Modell- und Prototypen- beziehungsweise Werkzeug- und Formenbau erwarten eine hohe Qualität der Bewegungsführung, die die Maschinen von Fooke bieten“, erklärt Feldevert. „In zahlreichen Benchmark-Tests haben wir die Produktivitätsvorteile unserer Maschinen immer wieder beweisen können.“ ■

Siemens AGwww.siemens.com/sinumerik

Fooke GmbHwww.fooke.eu

Fehlerfreie Oberflächen – unabhängig vom CAM-Input

Perfekte Oberflächen bei möglichst kurzer Bearbeitungszeit – dies ist der Wunsch von Werkzeug- und Formenbauern und gleichzeitig das Ziel des Frästechnologiepaketes Sinumerik Mdynamics für die Siemens-CNC. Konkret werden damit Geschwindigkeitsprofile benachbarter Fräsbahnen angeglichen und das Beschleunigungs- und Ruckverhalten insgesamt optimiert. Die Option Top Surface, die seit Mitte 2016 erhältlich ist, kommt insbesondere auch mit CAM-Input klar, der eine inhomogene Punkteverteilung aufweist. Programmierer und Maschinenbediener haben darüber hinaus die Möglichkeit, Standardwerte für die Kontur und die Orientierungstoleranz einzustellen, die von der im CAD/CAM-System benutzten Berechnungstoleranz unabhängig sind. Innerhalb dieser Toleranz findet dann eine zusätzliche Glättung der Kontur statt.