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HSC-Fräsen im Formenbau

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Beim High Speed Cutting bestimmen nicht nur die Leistungs- und Kennwerte der Maschine die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Von entscheidender Bedeutung ist das Zusammenwirken aller prozeßbestimmender Parameter einschließlich Peripherie und Frässtrategie. Welche Ergebnisse sich im Werkzeugbau bei konsequenter Beachtung dieser Sachverhalte und des sich darauf aufbauenden Systemgedankens erzielen lassen, beweist ein süddeutscher Werkzeug- und Formenbauer.

Die Fa. Lefo in Stockach am Bodensee ist ein Vertreter des klassischen Werkzeugbaues. Schwerpunkte des 1972 gegründeten Unternehmens sind das Herstellen von Heißkanal-, Mehrkomponenten-, Etagen- und Vakuumformen bis 700x 900 mm. Die erfolgreiche Entwicklung seines 80-Mann-Unternehmens führt Hugo Lehmann, Präsident der Fa. Lefo, vor allem auf das konstruktive Mitdenken aller Beschäftigten zurück sowie auf die, lange vor der CIM-Zeit eingeführte, datentechnische Vernetzung von Konstruktion, Fertigung und den Bearbeitungsmaschinen. Die daraus resultierende langjährige Erfahrung bietet den Kunden einen zusätzlichen Nutzen. Trotzdem müssen Angebot und Organisation ständig optimiert werden, denn ein Preisverfall im Formenbau von ca. 30% in den letzten 4 Jahren ging auch an Lefo nicht spurlos vorüber.

Die Antwort von Herrn Lehmann darauf lautet: „Produktivitätssteigerung durch Investitionen in modernste Fertigungstechnik und Technologie sowie durch kontinuierliche Aus- und Weiterbildung der Mitarbeiter und durch flexible Arbeitszeiten.“
Systemgedanke
Zu den modernen, zukunftsträchtigen Verfahren zählt das Hochgeschwindigkeitsfräsen. Dem im System denkenden Formenbauer war von Anfang an bewußt, daß diese neue Technik neben einer angepaßten Fertigungs- und Ablauforganisation auch eine eigene Bearbeitungsstrategie erfordern würde. Nach umfangreichen Versuchen in der Entscheidungsphase und intensivem Gedankenaustausch mit Berufskollegen kam das Hochgeschwindigkeits-Fräszentrum DIGMA 700 GC den Idealvorstellungen von Herrn Lehmann am nächsten. Es überzeugte den kritischen Frässpezialisten, 19 Fräsmaschinen und Bearbeitungszentren sind bei Lefo im Einsatz, durch seine Genauigkeit und Schnelligkeit. Zudem war vom Hersteller hinsichtlich Betreuung und Service die nötige Zuverlässigkeit und Zukunftssicherheit zu erwarten.
Anforderungen an die Maschine
„Kürzere Durchlaufzeiten von der Produktidee bis zur Auslieferung an den Kunden.“ An dieser Forderung muß sich auch das Hochgeschwindigkeitsfräsen messen lassen. Dabei gilt das besondere Augenmerk der Prozeßsicherheit, der Zuverlässigkeit, der erreichbaren Genauigkeit und Oberflächenqualität und damit der Einsparung von Nacharbeit. Um diesem Anforderungsprofil gerecht zu werden, hat die DIGMA 700 GC mit ihren Verfahrwegen von X/Y/Z 700x 500×400 mm einiges zu bieten. Entscheidende Voraussetzung für die Grundgenauigkeit und die hohen Verfahrgeschwindigkeiten bieten u.a. der schwingungssteife Aufbau in Portalbauweise, die hochgenauen Wälzführungen in allen Achsen, das Portal aus Mineralguß und die Kugelgewindetriebe mit den direkt aufgesetzten Vorschubmotoren. Die Hochfrequenzspindel mit einer Fräsleistung von 6 kW ist für hohe Schnittgeschwindigkeiten im Dauerbetrieb ausgelegt. Ihr Drehzahlbereich bis 45 000 min-1 und Verfahrgeschwindigkeiten bis 22 m/min in allen drei Achsen ermöglichen äußerst kurze Fertigungszeiten. Ein Magazin mit 16 Werkzeugen öffnet den Weg zum automatischen, mannlosen Betrieb. Auf Wunsch läßt sich die Autonomie der Maschine durch den Anbau eines Werkstückwechslers wesentlich steigern.
Digitales Fahrpaket
Die Steuerung Andronic 400 enthält ein voll digitales Fahrpaket und verfügt über eine dynamische Look-ahead-Funktion, die jederzeit optimale Verfahrgeschwindigkeiten sichert. Damit ist auch bei schnellen Vorschüben und engen Radien eine sehr hohe Konturtreue gewährleistet.
Vorteilhaft: Vermessen der Werkzeuge im Arbeitsraum
Besondere Vorteile bietet das Vermessen der Werkzeuge im Arbeitsraum. Bei laufender Spindel werden die Abmessungen exakt mit Hilfe eines Laserstrahls bestimmt und online in die Werkzeugdatei sowie das Bearbeitungsprogramm eingetragen.
Das HSC-Fräszentrum ist seit über einem Jahr bei Fa. Lefo im Einsatz und hat mit dem Fräsen von Cu-Elektroden mehr als 3500 Betriebsstunden störungsfrei hinter sich gebracht. „Wir arbeiten mit der DIGMA 3-4 mal schneller und erreichen dabei eine Maß- und Formgenauigkeit, die das Schleifen und Polieren in den meisten Fällen erübrigt.“ Mit diesen Worten faßt Herr Lehmann die für sein Unternehmen wichtigsten Vorteile beim HSC-Fräsen von Cu-Elektroden zusammen.
Die Fertigungsphilosopie entscheidet
Das Können und das Engagement der Mitarbeiter ist eine wesentliche Voraussetzung für erfolgreiches, unternehmerisches Handeln. Einen überzeugenden „außerbetrieblichen“ Beweis für das optimale Zusammenwirken von Konstruktion, Arbeitsvorbereitung und Fertigung lieferten die Mitarbeiter anläßlich des 25. Firmenjubiläums im Mai diesen Jahres. Sie überraschten ihren Chef mit einem maßstabsgetreuen, aus Uriol gefrästen Modell der Weltraumfähre Columbia. Deren wichtigste Abmessungen wurden einer Fotovorlage entnommen, auf dem CAD-Arbeitsplatz vervollständigt und in die erforderlichen Ansichten umgesetzt, in der Arbeitsvorbereitung programmiert und anschließend von 4 Seiten auf der DIGMA 700 GC gefräst.
Zuerst wurde die Kontur mit 1 mm Aufmaß aus dem quaderförmigen Ausgangsmaterial mit einem HM-Schruppfräser 8 mm Ø herausgearbeitet. Anschließend erzeugten Schlicht- und Kugelfräser sowie HM-Stichel die endgültige Form. Als frästechnisch problematisch erwiesen sich die nur ca. 1 mm dicken Flügel. Wegen des geringen Querschnittes waren an dieser Stelle Schwingungen und Vibrationen zu erwarten. Aber die am Jubiläumsgeschenk beteiligten Mitarbeiter wählten auch für die Arbeiten in ihrer Freizeit die richtige Strategie und lieferten damit einen weiteren Beweis ihres Könnens. Bei Fa. Lefo wird grundsätzlich in der Arbeitsvorbereitung programmiert. Die dort beschäftigten Fachleute legen auch die Frässtrategie fest. Fräsprogramme werden immer doppelt geschrieben: für das Schruppen und für die Feinbearbeitung. Beim Programmieren gilt das besondere Augenmerk den HSC-charakteristischen Merkmalen. D.h., bei geringer Zustellung in der Tiefe oder Breite wird mit hohen Vorschüben gefräst. Die Zahl der errechneten geometrischen Punkte auf einer Fräsbahn erfolgt entsprechend der max. zulässigen Abweichung zwischen Soll- und Ist-Kontur. Je enger die Zeilen- oder Fräsbahnabstände gewählt werden, um so höher ist die erreichbare Oberflächenqualität. Dem Mehraufwand an Zeit für kleine Zeilenabstände steht eine erhebliche Zeitersparnis bei der Nacharbeit sowie eine Kostenreduzierung beim Polieren gegenüber.
Erfolgreicher HSC-Einsatz im System-Verbund
Erfolgreiches Agieren im Markt setzt hochwertige und preisgünstige Produkte sowie eine vertrauensvolle Kunden-Lieferantenbeziehung voraus. Ersteres bietet Fa. Lefo durch hochmotivierte, fachlich äußerst kompetente Mitarbeiter sowie den Einsatz neuester Techniken und Technologien wie das HSC-Fräsen mit DIGMA. Dazu kommt das abteilungs- und verfahrensübergreifende Denken und Handeln aller bei dem badischen Formenbauer Beschäftigten.
Damit sind die wichtigsten Voraussetzungen erfüllt, um den komplexen Prozeß „Formenbau“ erfolgreich abzuschließen. Wenn dann noch die Kunden- und Anwenderseite die Vorteile dieser Denk- und Arbeitsweise anerkennt und honoriert, und wenn der Anwender selbst in dieser Richtung denkt und handelt, dann können beide Seiten mit Zuversicht den wirklichen und herbeigeredeten Nachteilen des Standortes Deutschland begegnen.
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