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Grafitbearbeitung mit Fräsern von Moldino

Präzision-Formenbauer Braunform setzt auf Fräser von Moldino
Grafit-Elektroden 20 Prozent schneller bearbeiten

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Der Präzision-Formenbauer Braunform GmbH aus dem badischen Bahlingen hat seine gesamte Grafit-Elektrodenbearbeitung auf Moldino Tool Werkzeuge umgestellt. Diese überzeugen bei Braunform mit besseren Oberflächen und erheblich geringerer Nacharbeit ebenso wie mit erhöhten Werkzeugstandzeiten und um ein Drittel gesunkenen Bearbeitungszeiten.

Neben dem Dreh-Fräsen sowie dem Draht- und Senkerodieren betrachtet Braunform insbesondere das Fräsen – die Grafitbearbeitung ebenso wie das hochpräzise HSC-Fräsen harter Werkstoffe – als Schlüsseltechnologie. Dies belegen die klimatisierten Fertigungshallen genauso wie der hochmoderne Maschinenpark, Automatisierung sowie die hochentwickelte 3D-CAD- und CAM-Infrastruktur. Alle Elektroden werden robotergestützt automatisch auf dem Koordinatenmessgerät gemessen.

„Wir haben uns über viele Jahre hinweg beim Fräsen einen sehr hohen Standard erarbeitet. Trotzdem gibt es immer wieder Optimierungsbedarf“, betont Volker Kreutner, Abteilungsleiter CAM, HSC und Elektrodenfertigung bei Braunform und verweist auf die Grafitbearbeitung, die in Bahlingen auf drei 5-achsigen Exeron HSC MP7 stattfindet, die dank Automatisierung für den mannlosen 24/7-Betrieb ausgelegt sind. „Deshalb spielt das Thema Prozesssicherheit für uns eine wichtige Rolle. Mit unseren Werkzeugen werden vorwiegend kleinere und sehr präzise Teile produziert, die zudem häufig im Sichtbereich liegen.“ Das stellt hohe Anforderungen an Genauigkeit und Oberflächenqualität, ebenso an Disziplinen wie konturnahe Kühlung und Entformbarkeit. Darum bewegen sich die Toleranzvorgaben der Badener bei der Bearbeitung von Elektroden im Bereich von 0,005 mm.

Kleinere Werkzeugdurchmesser mit langen Auskragungen machten Schwierigkeiten

In der Vergangenheit gab es bei Braunform bei kleineren Werkzeugdurchmessern wie 0,4 oder 0,6 mm mit Auskragungen von 10 x D Schwierigkeiten bei der Maßhaltigkeit und bei der Oberfläche. Dies führte dann zur Nachbearbeitung der Elektrode. Hierzu wurde das Werkzeug gewechselt und eventuell das NC-Programm angepasst. Auch bei der Standzeit der Werkzeuge sah man in Bahlingen Optimierungspotenzial. Daher sprach man Moldino Tool Engineering auf das Grafitfräsen an. Bei der Hartbearbeitung werden die qualitativ hochwertigen Werkzeuge des japanischen Herstellers schon seit vielen Jahren in der Abteilung von Volker Kreutner eingesetzt. Und die Erfahrungen mit den Moldino Werkzeugen sind ausschließlich positiv.

Das betrifft neben den Werkzeugen selbst auch den technischen Support durch den Prozessoptimierer Salvatore Gentile. Beim Grafitfräsen kam Moldino Tool Engineering bisher jedoch nicht zum Einsatz, weil die speziell dafür ausgelegten diamantbeschichteten Werkzeuge der EPDB-Reihe erst seit ein paar Jahren in den von Braunform benötigten kleinen Durchmessern unterhalb von einem Millimeter verfügbar sind.

Wirtschaftliche alternative Fertigungsstrategien

„Herr Gentile schlug vor, anhand konkreter Elektroden Ist-Analysen vorzunehmen und hierfür alternative Fertigungsstrategien zu entwickeln, die auch Wirtschaftlichkeitsberechnungen beinhalten sollten. Dafür wählten wir mehrere Elektroden aus, die unser Bauteilspektrum in etwa abbilden“, berichtet Kreutner. „Zu diesen Testobjekten zählte unter anderem eine Elektrode für die Abdeckung eines Rasierers mit einer Toleranzvorgabe von +/- 0,005 mm. Nach einigen Tagen, in denen Herr Gentile unsere Ist-Prozesse aufnahm, um das Optimierungspotenzial benennen zu können, nannte er uns als mögliche Zeitersparnis ca. 20 Prozent.“

Das bei der Präsentation anwesende Gremium aus Technischer Leitung, Meister und Programmierer war allerdings reichlich skeptisch, dass dieser Wert zu erzielen ist. Anschließend wurde die Vorgehensweise für die Tests besprochen, gemeinsam programmiert, mit verschiedenen Moldino-Werkzeugen gefräst sowie das Erreichte begutachtet und gemessen. Beim Schlichten wählte Braunform bis dahin sehr feine Zustellungen, um die Qualität einhalten zu können. Das hatte aber stark erhöhte Maschinenlaufzeiten zur Folge.

Beim Schruppen näher an die Endkontur ran

Vor diesem Hintergrund wurde eine andere Herangehensweise entwickelt. Mit Blick auf die Elektrode für die Rasiererabdeckung startete man bereits beim Schruppen mit kleineren Werkzeugen. Dabei handelte es sich um einen zweischneidigen 2-mm-Kugelfräser der D-EPDB-Reihe. So dauerte das Schruppen zwar etwas länger, es blieb dafür aber weniger Restmaterial übrig, was bei der Restmaterialbearbeitung deutlich Zeit sparte.

Geschruppt wurde gegenüber früher mit einer deutlich höheren Seiten- und Tiefenzustellung (ae und ap). Das Restmaterial wurde dann mit einem möglichst kleinen Werkzeugdurchmesser – 0,4 mm – aus den Ecken herausgeholt. Diese Strategie hatte zudem den Vorteil, dass man bei den Schruppaufmaßen deutlich näher an die Endkontur herangefahren ist.

Beim Schlichten wurde zunächst ein Kugelfräser mit 0,4 mm Durchmesser und 4 mm Länge verwendet, anschließend noch ein 0,3-mm-Kugelfräser. Außerdem sind größere Schritte gefahren worden, was hauptsächlich durch höhere seitliche Zustellung (ae) erreicht wurde. Da mit demselben Werkzeug viele Bereiche gefräst worden sind, benötigte man für die Konturen der kompletten Elektrode insgesamt nur vier Moldino Kugelfräser der D-EPDB-Reihe.

Bearbeitungszeit wurde erheblich gesenkt

„Das Ergebnis hatte alle Erwartungen übertroffen.
So konnten wir die Bearbeitungszeit zum Beispiel bei dieser Elektrode mit den neuen Strategien und den EPDB-Kugelfräsern erheblich senken, was eine enorme Zeitersparnis bedeutete“, unterstreicht Salvatore Gentile. „Der zeitliche Vorteil ist im Wesentlichen dadurch erzielt worden, dass nach dem Schruppen jetzt deutlich weniger Restmaterial entfernt werden muss. Zudem
hat es ein Plus in Sachen Genauigkeit und Oberflächenqualität gegeben, was auch auf die sehr hohe Geometriegenauigkeit bei den Moldino Werkzeugen zurückzuführen ist.“

Die Genauigkeit an der Kugel hat Einfluss auf das Bearbeitungsergebnis, was ganz entscheidend ist. Wenn die Fräser zu große Toleranzen haben, sieht man das hinterher am Fräsbild auf der Elektrodenoberfläche. Hier sind die Badener im Vergleich zu den Vorgängerwerkzeugen ebenfalls besser geworden. Trotz dieser Vorteile war an den Schneiden der EPDB-Kugelfräser erst nach fünf Stunden Verschleiß erkennbar. Die Schneiden des zuvor eingesetzten Werkzeugs waren bereits nach drei Stunden weitgehend unbrauchbar.

Grafitbearbeitung wurde komplett umgestellt

Das war die Initialzündung, die Grafitbearbeitung komplett auf Moldino umzustellen – auch diese Phase begleitete Salvatore Gentile intensiv. Auf Wunsch von Braunform hat sich der Prozessoptimierer im Anschluss an eine Vorab-Schulung für alle, mit jedem NC-Programmierer ein bis zwei Tage einzeln zusammengesetzt und individuell programmiert. Einige Wochen später folgte noch eine Nachschulung. Das Feedback der Programmierer und Maschinenbediener darauf war durchweg positiv.

Ebenso positiv wirkte sich die Umstellung auf die Fertigungskosten beim Grafitfräsen aus. Die Wirtschaftlichkeitsberechnungen, die auf Basis der bisherigen und der neuen Werte von Salvatore Gentile für jede einzelne Elektrode erstellt wurden, sprechen diesbezüglich eine eindeutige Sprache: „Wir erzielen alleine durch die erheblich gesunkenen Fertigungszeiten – alle drei Maschinen zusammengenommen – eine jährliche Zeitersparnis von rund 6500 Stunden. Das entspricht einer freien Kapazität von etwa 11 Monaten, die man so erreicht“, fasst Volker Kreutner zusammen. „Und nicht zu vergessen: Durch die Umstellung auf Moldino und dank der neuen Strategien haben wir bessere Oberflächen und so gut wie keine Nacharbeit mehr.“

Braunform GmbH
www.braunform.com

Braunform GmbH
Kunststoff- und Pharmatechnik
Unter Gereuth 7 + 14
79353 Bahlingen
Telefon 0049 (0)7663 / 93 20–0

info@braunform.com

Moldino Tool Engineering Europe GmbH
www.moldino.eu

Moldino Tool Engineering Europe GmbH
Itterpark 12
40724 Hilden
Telefon: 02103 – 2482–0

E-Mail: info@moldino.eu

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