Die Fräsbearbeitung zählt für Zimmermann ganz klar zu den Schlüsseltechnologien: So soll alles, was möglich ist, bei der Frästechnologie ausgeschöpft werden. Werkzeuge gehören hier neben dem Bereich CAM – in Gladenbach wird maschinennah an 11 Arbeitsplätzen sowie an weiteren drei im Büro der CAM-Abteilung mit WorkNC programmiert – wirtschaftlich zu den wichtigsten Stellschrauben. Auch deswegen wurde Zimmermann auf MMC Hitachi Tool aufmerksam, da der Werkzeughersteller anbietet, vor Ort anhand konkreter Projekte die Fräsprozesse zu optimieren.
„Bei unserem gemeinsamen Optimierungsprojekt ging es um ein hochaktuelles Thema, bei dem CAM-Strategie und Werkzeug im Mittelpunkt stehen: Das Abzeilen großer schräger Flächen mit sogenannten Tonnenfräsern“, berichtet Michael Neumann aus der Geschäftsführung von Zimmermann. „Für das Optimierungsprojekt wurden zwei ungefähr gleich große Formkerne – etwa 2000 x 600 x 500 mm – für ein Türschweller-Werkzeug ausgewählt, die allerdings mit 11° beziehungsweise 17° unterschiedliche Schrägen aufwiesen und aus jeweils verschiedenen, nicht vorgehärteten (32 bis 34 HRC) Formstählen der Sorten 40CrMnMoS8-6 bzw. 40CrMnNiMo8-6-4 bestanden.“
Gefräst wurden beide Formkerne auf zwei verschiedenen Maschinen. Auf beiden wurden die Schrägen bisher mit Z-konstant abgezeilt, jede z-Ebene wird mit dem Fräser also einzeln abgefahren. Hinzu kommt, dass man beim Schlichten der Schrägen hinsichtlich Rauigkeit und Maß an den Eckenradius des Werkzeugs gebunden ist.
Für die schrägen Bereiche wurde auf einer Fidia Digit bislang zum Schlichten ein einschraubbarer zweischneidiger VHM-Torusfräser mit 16 mm Durchmesser und Radius R1 verwendet. Das Werkzeug hatte zwar recht ordentlich funktioniert, die relativ geringe Tiefenzustellung führte allerdings zu einer langen Bearbeitungszeit von 14,5 Stunden. Auf einer Mecof wurden beim Schlichten der 17°-Schrägen bereits Werkzeuge von MMC Hitachi Tool verwendet: Für das Abzeilen mit Z-konstant der Mini-Wendeplattenfräser ASPVM mit 16 mm Durchmesser, der in anderen Größen bei Zimmermann auch bei diversen weiteren Anwendungen inzwischen erfolgreich zum Einsatz kommt.
Wendeplatten-Tonnenfräser für viele Geometrien
Beide Werkzeuge wurden im Rahmen des Optimierungsprojekts durch die Wendeplatten-Tonnenfräser der GF1-Reihe von MMC Hitachi Tool ersetzt. Auf der Fidia Digit war es der GF1T mit Durchmesser 16 mm und Plattenradius 30 mm, auf der Mecof der GF1G mit 25er-Durchmesser und Plattenradius 20. Beides sind Tonnenwerkzeuge mit unterschiedlichem Plattenkörper und Neigungswinkel, um möglichst viele Geometrien abzudecken.
Von der Z-Ebene her betrachtet würde der Neigungswinkel der „G-Form“, der auf der Fidia Digit bis 11° gefahren wurde, bei den 17° auf der Mecof nicht mehr ideal anliegen und mit der gefahrenen ap die geforderte Oberflächengüte nicht erreicht werden. Denn bei den Schrägen sind sowohl die Oberflächenqualität als auch die Maßhaltigkeit ein Kriterium.
Der GF1 hat auf beiden Maschinen auf Anhieb sehr gute Ergebnisse mit beeindruckenden Schnittwerten geliefert: Mit dem Tonnenfräser ist man beim Schlichten mit der Drehzahl in etwa gleich geblieben, hat axial aber in allen schrägen Bereichen 0,7 mm zugestellt. Gegenüber den bisherigen 0,3 mm war dies natürlich ein riesiger Erfolg und so konnte ein großes zeitliches Einsparpotenzial erreicht werden. Zudem zeigten die Wendeplatten des Tonnenfräsers keinen Verschleiß.
Ein weiteres Highlight war, dass es die von MMC Hitachi Tool entwickelte Strategie erlaubte, mit dem GF1 auf beiden Maschinen 3-achsig zu fräsen und nicht mit fünf Achsen, simultan oder angestellt, wie es sonst häufig empfohlen wird. Trotz Sprüngen in der Kontur ist alles absolut maßhaltig mit drei Achsen gefräst worden.
Insgesamt reduzierte sich auf der Fidia Digit die Laufzeit für den gesamten Schlichtprozess von zuvor 14,5 auf 4 Stunden und 20 Minuten, was einer Zeitersparnis von rund 70 Prozent entspricht. Interessant ist auch das Ergebnis auf der Mecof, wo der GF1 gegen den ASPVM-Mini-Wendeplattenfräser – beide mit 25 mm Durchmesser – antreten musste. Trotz der sehr hohen Vorschübe seitens des ASPVM lieferte der Tonnenfräser deutlich bessere Ergebnisse. Hier konnten im Vergleich zu dem schon sehr guten ASPVM beim Schlichtprozess noch einmal 18 Stunden an Bearbeitungszeit eingespart werden, die mit dem GF1 jetzt nur noch 7 Stunden beträgt.
„Der erzielte, gewaltige Zeitvorteil macht sich natürlich auch bei den Fertigungskosten äußerst positiv bemerkbar“, unterstreicht Michael Neumann und lobt zudem den tatkräftigen Einsatz von MMC Hitachi Tool: „Ohne diese Vorortbetreuung hätten wir beim Einsatz der Tonnenfräser nicht so schnell dieses tolle Ergebnis erreicht.“
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