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Ultrapräzises Elektrodenfräsen mit höchster Effizienz

Mit 5-Achs-BAZ produziert die Friedlein GmbH & Co. KG mikrometergenau – fast rund um die Uhr
Ultrapräzises Elektrodenfräsen mit höchster Effizienz

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Die Friedlein GmbH & Co. KG verdankt ihren Erfolg entscheidend der kontinuierlichen Steigerung von Präzision und Wirtschaftlichkeit. Mit einer maßgeschneiderten Version des 5-Achs-Bearbeitungszentrums Kern Pyramid Nano realisiert das Werkzeugbauunternehmen nun beim Elektrodenfräsen mühelos konstante Genauigkeit im µm-Bereich. Zudem läuft die speziell für die Ultrapräzi-sionsfertigung im industriellen Einsatz konzipierte Anlage – meist mannlos – im 24-Stunden-Betrieb. Autor: Wolfgang Klingauf, Augsburg

Werner Friedlein ist stets auf der Höhe der Zeit. Als der gelernte Werkzeugbauer 1986 aus seiner Festanstellung ausstieg, startete er als Einzelkämpfer mit einer Drahterodiermaschine in die Selbstständigkeit. Dass sein Werkzeugbauunternehmen im fränkischen Helmbrechts auf nun über 50 Mitarbeiter und einen umfassenden Maschinenpark angewachsen ist, hat seine Ursache ganz wesentlich darin, dass Friedlein stets neue Herausforderungen angenommen hat. Das sind seit einigen Jahren vor allem: immer höhere Präzision und immer wirtschaftlichere Fertigung, also Automatisierung. Dies gilt für Friedlein GmbH & Co. KG verschärft, da das Kundenspektrum sehr vielfältig ist und die Anforderungen an die jeweiligen Abteilungen immer spezieller werden. Entsprechend stechen beim Rundgang durch den Betrieb viele neue Maschinen ins Auge.

Als 2016 die Entscheidung anstand, ein rund 15 Jahre altes 3-Achs-Fräszentrum, auf dem Grafitelektroden hergestellt wurden, zu ersetzen, waren für Friedlein, seinen Prokuristen André Siemon und den Abteilungsleiter Elektrodenfräsen, Johannes Fischer, einige Kernanforderungen nicht verhandelbar: vor allem höhere Präzision, dazu automatisiertes Arbeiten und maximale Flexibilität im Arbeitsraum. Denn die Friedlein GmbH & Co. KG fertigt eine Vielzahl an Elektroden als Lohnfertiger und bietet weitere Gewerke rund um den Werkzeug- und Formenbau als Dienstleister an. Und um die Kundenanforderungen zu erfüllen, ist Vielseitigkeit Trumpf.

Zuverlässig mit einem hohen Maß an Flexibilität

In einem ausführlichen Auswahlprozess konnte sich schließlich die Kern Microtechnik GmbH mit einem speziell modifizierten 5-Achs-Fräszentrum vom Typ Kern Pyramid Nano gegen die Wettbewerber durchsetzen. In der Maschine wurde unter anderem ein um
200 mm abgesenkter Arbeitstisch realisiert, und sie
bekam zur Automatisierung einen Werkstückwechsler vom Typ Erowa. Ein Gesamtpaket, mit dem sich das Team der Friedlein GmbH & Co. KG nach gut einem halben Jahr Arbeit mit der neuen Maschine vollauf zufrieden zeigt. „Das Volumen, das wir früher mit zwei Maschinen gefertigt haben, produzieren wir nun allein mit der Kern Pyramid Nano“, berichtet Siemon. Auch bei der Qualität tat man wie erwartet einen Sprung. Denn „eine Nacharbeit ist nur in wenigen Fällen noch notwendig“, wie der Prokurist erläutert, der selbst gelernter Werkzeugbauer ist. Dies gelingt auch problemlos bei Elektroden, die maximal Toleranzen von 5 µm aufweisen dürfen, damit beim späteren Senkerodieren die geforderten Anforderungen erfüllt werden können.

Musste der Maschinenbediener früher regelmäßig zum Schleifpapier greifen und von Hand nacharbeiten, so hat er dank der höheren Präzision und dem automatisierten Werkstückwechsel nun mehr Zeit für andere Aufgaben im Umfeld. Wenn Werkstück- und Werkzeugmagazin befüllt und das Bearbeitungsprogramm konfiguriert sind, kann er sich etwa um die Werkzeuge kümmern, die später benötigt werden oder Werkstückträger mit optischen Codes versehen, anhand derer die Elektroden im Verlauf der Bearbeitung automatisch identifiziert werden.

In diesem Workflow arbeitet die Kern Pyramid Nano die meiste Zeit über mannlos. Der Maschinenbediener sorgt dafür, dass genügend Werkstücke und Werkzeuge in der Maschine vorhanden sind. Danach arbeitet sie unbeaufsichtigt weiter.

Hydrostatik sorgt für µm-Präzision

Die Genauigkeitsanforderungen der Friedlein GmbH & Co. KG erfüllt die Kern Pyramid Nano mühelos. Von Kern Microtechnik speziell für die Ultrapräzisionsfertigung im industriellen Einsatz entwickelt, ermöglicht sie Bearbeitungsgenauigkeiten von unter 1 µm. Diese hohe Genauigkeit behält die Maschine tagein, tagaus über das ganze Maschinenleben bei. Denn ihr Flaggschiff in Sachen Präzision haben die Entwickler des oberbayerischen Werkzeugmaschinenherstellers mit aufwendigen hydrostatischen Führungen und Antrieben ausgestattet, die keinem mechanischen Verschleiß unterliegen. Zudem erlaubt die Hydrostatik hohe Beschleunigungen bei gleichzeitig hervorragender Vibrationsdämpfung sowie eine deutlich schonendere und absolut ruckfreie Bewegung der Werkzeuge, was deren Standzeiten erhöht.

Um die Wiederholgenauigkeit auf die Spitze zu treiben, stattete Kern die Pyramid Nano noch mit einem ausgeklügelten Temperaturmanagement aus, das alle wichtigen Maschinenbereiche auf einer konstanten Temperatur hält, und zwar im Bereich von gerade mal +/- 0,25 Grad Celsius. Erreicht wurde das durch nicht weniger als fünf Kühlkreisläufe. Barbara Bergmann, Gebietsverkaufsleiterin bei Kern, erläutert dazu: „Ohne diese Temperierung könnte es durch externe Wärmeeinträge, die bei der Bearbeitung oder durch Schwankungen der Außentemperatur entstehen, zu Ausdehnungen der Werkstücke oder der Maschinenelemente kommen und in der Folge zu Ungenauigkeiten am Werkstück.“

Das schlägt sich auch im Alltag nieder. „Für uns bedeutet das, dass wir in einem Toleranzbereich liegen, der für uns sehr angenehm ist“, sagt Werner Friedlein lächelnd mit fränkischem Understatement. „Wenn wir die Maschine heute kalibrieren und zwei Monate später nachmessen würden, lägen die Abweichungen bei maximal 4 µm.“

Maßgeschneiderte Automatisierung integriert

Leicht gemacht wurde der Friedlein GmbH & Co. KG die Entscheidung für die Kern Pyramid Nano auch durch die gute Zusammenarbeit mit den Konstrukteuren des Maschinenbauers aus Eschenlohe bei der Entwicklung des speziellen Konzepts für diese maßgeschneiderte Anlage. Telefonisch und anhand von Zeichnungen arbeiteten sich der Kern-Maschinenbautechniker Anton Rohrmoser und seine Kollegen zusammen mit Johannes Fischer und seinen Elektrodenfräsprofis der Friedlein GmbH & Co. KG, Schritt für Schritt an die Wunschlösung heran. So wurde etwa ausgetüftelt, wie man den Laser zum Abtasten der Werkzeuge am besten verschiebt, um den Arbeitsraum – zusätzlich zur Absenkung des Tisches – weiter vergrößern zu können.

Auch bei der Automatisierung musste eine neue Konstellation realisiert werden, da die Friedlein GmbH & Co. KG bereits einen Werkstückwechsler des Typs Erowa an weiteren Maschinen im Einsatz hatte. Diesen sollte auch die neue Kern-Anlage bekommen – in Kombination mit der Kern Pyramid Nano ein Novum. Auch hier war die Platzfrage zu beantworten: Auf welchem Weg muss der Greifarm sich bewegen, um eine möglichst große Elektrode im Arbeitsraum platzieren zu können? „Die Lösung fanden wir bei einem gemeinsamen Termin mit Erowa“, berichtet Anton Rohrmoser und ergänzt: „Die Kollegen von Erowa konnten eine zusätzliche Schwenkung integrieren, sodass wir nur einige Blechteile anpassen mussten.“

Der Kontakt zwischen der Friedlein GmbH & Co. KG und Kern riss auch nicht ab, nachdem die Maschine geliefert und in Betrieb genommen war. „Johannes Fischer und ich tauschen uns ab und zu telefonisch aus. Damit weiß ich immer, ob die Maschine so läuft, wie der Kunde es will und ob ich irgendetwas weiter optimieren kann“, berichtet Anton Rohrmoser. Von der Firma Kern fühlt man sich gut betreut, wie Siemon sagt: „Man merkt, dass die Firma Kern nicht die Maschine über den Zaun wirft und dann verschwindet, sondern sich auch weiter darum kümmert und sich dafür interessiert. Das ist für uns ein ganz wichtiger Aspekt.“ Das bestätigt auch Werner Friedlein, wenn er über Barbara Bergmann und Anton Rohrmoser spricht: „Die beiden haben bei uns einen ganz dicken Stein im Brett.“

Friedlein GmbH & Co. KG
www.friedlein-helmbrechts.de

Kern Microtechnik GmbH
www.kern-microtechnik.com


Friedlein GmbH & Co. KG

… ist ein inhabergeführtes Werkzeug- und Formenbauunternehmen mit Sitz im oberfränkischen Helmbrechts, das in kleinerem Umfang auch Präzisionsstanzteile produziert. Im Werkzeugbau entstehen sowohl Komplettwerkzeuge als auch Werkzeugkomponenten, die im Auftrag anderer Werkzeugbauer gefertigt werden. Seit der Gründung durch Werner Friedlein im Jahr 1986 wuchs das Unternehmen auf inzwischen mehr als 50 Mitarbeiter.



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