PV0517_Schlichten_Fräsen_Werkzeugbau_Metallbearbeitung_MMC Hitachi Tool/HKR Werkzeugtechnik

Nur noch knapp sechs Stunden für das Vor- und Fertigschlichten: Der auf der 5-Achs-Fräsmaschine Ecomill senkrecht auf einem Winkel gespannte Formenrahmen nach der Bearbeitung mit dem Wendeschneidplatten-Tonnenfräser GF1. (Bildquelle: MMC Hitachi Tool/HKR Werkzeugtechnik)

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Nach 110 Minuten Vorschlichten: Die Innenflächen des Formenrahmens wurden mit dem Wendeschneidplatten-Tonnenfräser GF1 mit einer Tiefenzustellung von 1,5 mm und einer Vorschubgeschwindigkeit von 3.500 mm/min bearbeitet. (Bildquelle: MMC Hitachi Tool/HKR Werkzeugtechnik)

Wendeschneidplatten-Torusfräser arbeiteten präzise, aber langsam

Eine der Herausforderungen beim Bearbeiten des Formenrahmens sind die langen Auskragungen. Dies macht ein Abzeilen mit Z-konstant erforderlich. Der Fräser fährt also jede Z-Ebene einzeln ab. Hinzu kommt, dass beim Schlichten der Schrägen die erreichbare Rauigkeit und das Maß vom Eckenradius des Werkzeugs abhängen. Für diese oberen schrägen Bereiche kam bislang ein zweischneidiger Torusfräser mit Wendeschneidplatte und 25 mm Durchmesser sowie dem Radius R2 zum Einsatz. Das Werkzeug funktioniert, allerdings bei relativ niedriger Drehzahl von 2.000/min und einer Schnittgeschwindigkeit von knapp 160 m/min sowie 0,3 mm axialer Zustellung bei einem Vorschub von 2.000 mm/min. Dorsch erklärt: „Bei einem Radius R2 bin ich natürlich bei den Zustellungen in der Tiefe ziemlich eingeschränkt, da bei zu großen Z-Steps die Rauigkeit der Oberfläche inakzeptabel wird.“

Bei den 90°-Flächen kamen bisher schon Werkzeuge von MMC Hitachi Tool zum Einsatz: der Wendeschneidplatten-Torusfräser ASPVM mit 25 mm Durchmesser als Einschraubausführung und Eckenradius mit vier Schneiden. Die Schnittgeschwindigkeit betrug hier etwa 315 m/min, die Drehzahl 4.000/min bei einem Vorschub von 2.000 mm/min. Zugestellt wurde in der Tiefe mit 0,5 mm. Aufgrund der Geometrie der Platte mit geringem radialen Druck erreicht der Anwender eine hohe Maßhaltigkeit. Der Plattenradius von 0,8 mm sorgt ebenfalls für wenig Schneidendruck, was die Standzeit erheblich verlängert und für einen stabilen Fräsprozess sorgt. Der Vorteil für den Anwender war bisher, dass er sich auf die beiden Werkzeuge verlassen konnte. Auch mit der extra langen Ausführung des Torusfräsers ASPVM von teilweise über 200 mm erreichte der Formenrahmen stets das erforderliche Maß und die Parallelität. „Dafür haben wir auch gerne etwas längere Bearbeitungszeiten in Kauf genommen“, betont Dorsch. Trotzdem wünscht er sich, ohne die bisherigen Vorteile opfern zu wollen, beim Schlichten Zeit einzusparen.

Bei senkrechten Wänden und Schrägen die gleichen Werte fahren

Im Rahmen der Suche nach einer möglichen Lösung war HKR schon vor gut einem Jahr auf den Begriff Tonnenfräser gestoßen. Durch den tonnenförmigen und damit größeren Radius der Schneide lässt sich hier wesentlich mehr zustellen, bei weiterhin hoher Oberflächenqualität. Zur Metallbearbeitungs-Messe AMB 2016 in Stuttgart kam schließlich etwas zum Thema Tonnenfräser von MMC Hitachi Tool: Der japanische Werkzeughersteller bietet mit dem GF1 einen Tonnenfräser an, der mit einem Wendeschneidplatten-System ausgestattet ist. Zudem sind die hauseigenen Beschichtungen TH beziehungsweise Panacea laut Hersteller einzigartig am Markt. Der GF1 ist mit Wendeschneidplatten in den Radien R20 und R30 erhältlich. Außerdem deckt er mit 16, 20 und 25 mm auch größere Durchmesser ab.

Das war im September 2016. „Etwa drei Wochen später haben wir dann schon mit den ersten Testreihen begonnen.“ Die gemeinsam mit dem Anwendungstechniker Stefan Pick von MMC Hitachi Tool vor Ort durchgeführte Prozessoptimierung hat auf Anhieb erfreuliche Ergebnisse geliefert, was Dorsch immer noch begeistert: „Mit dem neuen Werkzeug haben wir beim Feinschlichten axial in allen Bereichen 0,8 mm zugestellt, haben die Drehzahl auf 5.000/min erhöht und sind mit 3.000 mm/min Vorschub gefahren.“ Das war natürlich ein Riesenfortschritt gegenüber den bisherigen 0,3 mm und 2.000 mm/min bei den schrägen Flächen. Denn mit dem Tonnenfräser GF1 konnte der Anwender bei Drehzahl, Vorschub und den Zustellungen bei den senkrechten Wänden und bei den Schrägen die gleichen Werte fahren, was bei den Wendeschneidplatten-Torusfräsern nicht möglich war. Beim Vorschlichten wurde sogar 1,5 mm in der Tiefe zugestellt und mit 3.500 mm/min Vorschub auf dem Fräszentrum mit dem GF1 3-achsig gefräst. Gekühlt wurde, wie vorher schon bei den Torusfräsern, mit Luft.

Mehr als doppelt so schnell schlichten

Aufgrund der Tonnenform mit ihrem großen Radius – beim Formenrahmen wählte der Werkzeugbauer R30 – konnte das Unternehmen mit dem GF1 in den 5°-Bereichen relativ große Treppen fahren. So lag die Zeitersparnis beim Vor- und Fertigschlichten bei etwa 68 Prozent. Bei den 90°-Flächen war die Ersparnis etwas geringer, aber mit rund 55 Prozent immer noch beachtlich. Insgesamt reduzierte sich die Laufzeit beim Vorschlichten von 250 auf 110 Minuten. Beim Fertigschlichten der oberen Bereiche wurden bisher mit den beiden Torusfräsern etwas über 1.000 Minuten benötigt. „Die gleichen Flächen haben wir jetzt in vier Stunden fertig geschlichtet.“

Prozesskosten sinken um die Hälfte

„Im Flyer vom GF1 ist von bis zu 70 Prozent Zeitersparnis die Rede. Da waren wir schon etwas skeptisch, ob das der Wirklichkeit entspricht“, meint Dorsch abschließend. „Aber unsere bisherigen Tests haben bewiesen, dass man diesem Wert ziemlich nahe kommt.“ Wie immer müssen auch beim Tonnenfräser GF1 Werkzeug und Bearbeitungsaufgabe zueinander passen. Aber wenn alles stimmt, sei die Einsparung zum Beispiel gegenüber Torus- oder Kugelfräsern immens. Gut sei in diesem konkreten Fall auch, dass bei allen Flächen des Formenrahmens und für alle Schlichtprozesse nur ein Werkzeug benötigt wird. In diesem Zusammenhang spricht Schürle einen weiteren Aspekt an, nämlich die Werkzeug- und Prozesskosten. Unter dem Strich haben sich die Gesamtprozesskosten beim Schlichten des Formenrahmens von vorher knapp 1.000 EUR auf etwas unter 400 EUR mehr als halbiert.

ist freier Fachjournalist aus München.

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