TITELTHEMA. Der Universal

Transkript

1 TITELTHEMA Der Universal Beschleun 16 NCF Februar 2015

2 Lukratives Hochvorschubfräsen: Schneller als mit dem möglichen, alternativen Drehen fräst Markus Schörrlein in zwei Aufspannungen und jeweils knapp 3 min einen 100 mm hohen Ring mit bis zu 250 mm Durchmesser aus dem Vollen (Werkzeugstahl). Rechts das Fräsen der Fahrwerkfüße samt der dreischneidigen, universellen Wendeschneidplatten. Bilder: NCFertigung iger von HARALD KLIEBER Lohnfertigung, Sondermaschinenbau, Werkzeugmaschinen-Instandsetzung. Acht Mitarbeiter beschäftigt Markus Schörrlein in seiner Mechanischen Werkstätte in Matzmannsdorf nahe Ansbach. Wenn wir richtig Späne machen müssen, greifen wir immer zu den Hochvorschubfräsern von Horn. Ob Aluminium, St37 oder Werkzeugstahl für die Schruppbearbeitung gibt es nichts Besseres, nichts Schnelleres, nichts Universelleres. Ergebnis sind maximale Standzeiten und minimale Lagerkapazitäten, versichert der mit dem bayrischen Staatspreis ausgezeichnete Feinwerk-Mechanikermeister und SPS-Techniker. Künftig will sich Markus Schörrlein, Inhaber der gleichnamigen Mechanischen Werkstätte ( noch intensiver mit Sondermaschinenbau und der Instandsetzung von Werkzeugmaschinen befassen. Zu Beginn, 2002, lag der Anteil der Lohnfertigung bei rund 90%. Mittlerweile, nach dem Umzug 2012 in die neue große Halle, hat sich das Verhältnis zum Maschinenbau auf 50% eingependelt. Momentan beherbergt die Mechanische Werkstätte im Langfurther Ortsteil Matzmannsdorf exakt sieben CNC-Bearbeitungszentren, sieben CNC-Drehmaschinen, eine Tesa-3D-Messmaschine und eine Wasserstrahlschneidanlage. Auffällig sind drei Drehzentren, welche im Rahmen eines Retrofits mit neuen CNC-Steuerungen ausgestattet wurden. Hier pflegt Markus Schörrlein eine engere Kooperation mit dem Steuerungshersteller. Die Geschäftsidee Maschinen-Retrofit steht weiterhin und ist ein wichtiger Teil der Firma. Deshalb verhandelt Markus Schörrlein derzeit mit einem Stuttgarter Werkzeugmaschinenhersteller, der Fräsmaschinen und Bearbeitungszentren produziert. Ähnlich euphorisch ist Markus Schörrlein mit seinen eigens konstruierten, drehzahlgeregelten Energiespar-Kompressoren: Der Knackpunkt ist dabei die Pufferspeicherung der Sonnenenergie, welche in Druckluft umgewandelt wird. Dabei wird die im Lauf des Tages durch PV (oder BHKW) erzeugte, überschüssige NCF Februar

3 TITELTHEMA Da gibt es nichts zu bemängeln. Zerspanungsmechaniker Karl-Heinz Gering (v.li.), Werkzeug-Berater Andreas Schießer, Feinwerkmechaniker Bernhard Horeld und Markus Schörrlein sind vom Hochvorschubfräsen überzeugt. Energie nicht wie üblich zu Schleuderpreisen in das Netz eingespeist, sondern in Form von Druckluft gespeichert. Diese wird in vielen Betrieben ohnehin benötigt und kann bei Bedarf abgerufen werden. So lässt sich nach Erfahrung von Markus Schörrlein viel Geld sparen. Mit Hochvorschub eintauchen Umsatz macht Markus Schörrlein derzeit aber vor allem mit dem Vorrichtungsbau und der Einzelteil- bis Serienfertigung von Dreh- und Frästeilen in den Dimensionen von 6 bis 300 mm Durchmesser. Die Teile gehen an einen benachbarten Zulieferer der Luft- und Raumfahrtindustrie, einen Wasserkraftanlagenbauer, einen Schweißanlagenhersteller und in den Maschinenbau. Das ist ein guter Branchenmix. Immer wenn wir richtig Späne machen, greifen wir zu den Hochvorschubfräsern von Horn. Beste Beispiele sind nach Angaben von Markus Schörrlein die Fahrwerkfüße für Schnelldorfer Maschinenbau, die Distanzbuchsen für den Wasserkraftanlagenbauer Rehart oder Träger für die Almenstreifen der Metal Improvement Company. Letzterer Oberflächenveredler aus Feuchtwangen setzt diese Prüfvorrichtungen zum Einfahren von Kugelstrahl-Robotern ein, um die Stahlintensivität zu prüfen. Die Distanzbuchsen und die Träger sind aus Werkzeugstahl. Das fordert unsere 3-Achs-Maschine, eine Spinner MVC 1100, auf der wir bevorzugt hochvorschubfräsen, weil wir damit gut eintauchen und ins Volle fräsen können. Die Distanzbuchsen aus mit Durchmessern bis 250 mm gibt es nach Erfahrung von Markus Schörrlein nicht von der Stange zu kaufen. Deshalb fräst Schörrlein die zylindrischen, rund 100 mm langen Rohre aus Vollmaterial. Mehr Standzeit und bis zu 40% schneller Auf den Tübinger Werkzeughersteller Paul Horn GmbH und deren Hochvorschubfräser kam Markus Schörrlein durch die bereits vorher bezogenen und eingesetzten T-Nuten-Fräser. Schon mit den T-Nuten-Fräsern waren wir sehr zufrieden. Die Hochvorschubfräser haben uns dann aber beim Fräsen der Fahrwerkfüße überzeugt. Denn gegenüber den handelsüblichen Vollhartmetall- Schaftfräsern verkürzte sich die Bearbeitungszeit um rund 30 bis 40%. Zusätzlich halten die Fräser deutlich länger als herkömmliche Fräser. Und das Schönste ist: Sie sehen bei der Bearbeitung richtig Späne weggehen, berichten die Maschinenführer Bernhard Horeld und Karl-Heinz Gering. Im Umkehrschluss sei der Späneflug der Beweis dafür, dass Temperatur und Hitze den Zerspanungsprozess verlassen und so lange Standzeiten garantieren. Auf Helix-Kreisbahn mit 1 mm Zustellung Horn bietet die Hochvorschubfräser als Schaftfräser mit drei- oder vierschneidigen Wendeschneidplatten ab Außendurchmessern von 20 mm an. Auch Schraubköpfe mit Verlängerungen sind im Portfolio. Für die Buchsen setzt Markus Schörrlein die 25er Fräser mit den dreieckigen und -schneidigen DAH37-Platten ein. Bei min -1 und rund mm/min Vorschub tauchen die Fräser auf einer Helix-Kreisbahn mit einer Zustellung von gut 5/10 mm auf bis zu 55 mm Tiefe ab. Möglich wären problemlos 7/10 bis 1 mm Zustellung pro Ebene. Je nach Maschine können Sie mit unseren Hochvorschubfräsern auch ein ap von 1,2 mm realisieren, versichert Andreas Schießer. Der Technische Berater von Horn empfiehlt für optimale Ergebnisse möglichst die innere Kühlmittelzufuhr (IKZ) zu verwenden. Wir haben es auch schon ohne IKZ probiert. Exzellente Ergebnisse liefern die Fräser aber mit IKZ. Da gibt es nichts zu bemängeln. Mit der Helix-Frässtrategie geht das Fräsen ratz-fatz. Das alternative Drehen der Buchsen würde deutlich länger dauern, unterstreicht Markus Schörrlein die Leistungsfähigkeit der Hochvorschub-Technologie. Strategisch fräst Schörrlein zunächst auf 55 mm Tiefe, dreht die im Durchmesser 140 bis 250 mm großen Rundteile dann um, fräst nochmal rund 50 mm tief und lässt nur eine Scheibe mit 2 bis 3 mm Dicke stehen. Wenn wir die Scheibe gleich eliminieren, beschädigen wir das Werkzeug. Das ist sicher. Die Hochvorschubfräser würden ausbrechen, weil sie den unterbrochenen Schnitt nicht wirklich mögen. Daher wechseln wir das Werkzeug und fräsen mit einem 12er Fräser fertig. Handelsüblicher Schraubstock reicht Großer Vorteil des Hochvorschubfräsens ist nach Erfahrung von Markus Schörrlein auch die einfache Spanntechnik. Weder Hydraulik noch spezielle Spannbacken sind nötig, um die Rundteile zu fixieren. Es reicht ein handelsüblicher Schraubstock. Das liegt vor allem an der Technologie. Beim Hochvorschubfräsen gehen die Zerspanungskräfte in die Spindel und müssen damit nicht tangential von aufwändigen Spannsystemen aufgenom- 18 NCF Februar 2015

4 TECHNOLOGIE MIT WEITBLICK Richtig schöne Späne machen: Schörrlein deckt mit 16 verschiedenen Hochvorschubfräsern den gesamten Werkzeugbedarf zum Schruppen ab. Dabei kommt nur ein Wendeschneidplattentyp zum Einsatz: die dreischneidige DAH37, die beispielsweise in hochlegiertem Stahl bis zu 300 m/min (vc) und 2,2 mm (fz) zulässt. SCHNELLER BOHREN men werden, erklärt Andreas Schießer. Demnach sei es völlig ausreichend, die Buchse im Dreibackenfutter oder Schraubstock auf einer Höhe von 60 bis 70 mm zu spannen. Das erste Mal kostet schon Überwindung. Wir haben uns einfach an die Empfehlungen von Herrn Schießer und die Kenndaten aus dem Datenblatt gehalten, erinnert sich Markus Schörrlein an den relativ problemlosen Einstieg in die Hochvorschub-Technologie. Heute fahren wir zwar nicht mit maximalem Späneabtrag, aber dafür möglichst schnell mit der Maschine. Das würde vor allem die Prozesstemperatur niedrig halten und die Standzeiten der Fräser nochmal deutlich erhöhen, berichtet Markus Schörrlein. Kaum eine Rolle spielt dabei das zu bearbeitende Material. Universell einsetzbar seien die Fräser: Von Aluminium über St37 bis zum Werkzeugstahl verkraften die Hochvorschubfräser die nahezu ganze Palette. Für Aluminium gibt es sicherlich günstigere Alternativen. Richtig wirtschaftlich sind die Fräser und die Hochvorschub-Technologie vor allem in Stählen, diversen Gussarten und schwer zerspanbaren Materialien, unterstreicht Andreas Schießer. Bestes Beispiel seien dafür die Träger, die aus einem Werkzeugstahl mit 12% Chrom gefertigt werden. Unter solchen schweren Bedingungen halten die Fräser zwar auch nicht ewig, aber deutlich länger als vergleichbare Werkzeuge. Schaftfräser oder normale Messerkopfwerkzeuge verschleißen viel schneller. Optimal ist es, so Markus Schörrlein, eben ins Volle zu fahren, mit 3/4 der maximal möglichen Eingriffsbreite. Die Technologie und damit die Werkzeuge können ihre ganze Leistungsfähigkeit abrufen, wenn die gesamte Plattenbreite im Eingriff ist mehr aber nicht, warnt Andreas Schießer. Denn diese sehr speziellen Schruppwerkzeuge haben auch sehr spezielle Einsatzbedingungen. Nicht gemacht seien die Fräser beispielsweise für das Besäumen, das die Standzeit der Platten massiv senken würde. EFFIZIENTER FRÄSEN LÄNGER DREHEN Steuerung verrät Standzeit-Ende Ob der Fräser noch gut schneidet, die Platten also noch scharf und intakt sind, erkennen wir an der Stromaufnahme. In der Steuerung von unserer MVC 1100 können wir gut ablesen, wann wir die Platten drehen oder wechseln sollten, erklärt Markus Schörrlein. Ideal und besonders kostengünstig sei zudem, dass Horn für sämtliche Hochvorschubfräser die gleichen Platten des Typs DAH37 einsetzt. Jede Platte verfügt über drei Schneiden ist also drei Mal verwendbar und mittels einer Inbus-Schraube am Plattensitz leicht austauschbar. In Summe können wir damit fast alle unsere Schruppaufgaben erledigen und zusätzlich unsere Werkzeugkosten und die Lagerhaltung auf einem sehr überschaubaren Niveau halten, betont Markus Schörrlein. Als ähnlich positiv hätte sich zudem die goldene Titan-Nitrit-Beschichtung der Werkzeughal-

5 TITELTHEMA Effizient und schön: Die Schruppwerkzeuge von Horn hinterlassen in den Fahrwerkfüßen deutliche Spuren, die auch nicht nachgearbeitet werden. Horn bietet zum Hochvorschubfräsen ein großes Spektrum an: Die drei Wendeschneidplatten-Systeme DAH25, 37 und 62 mit Schaft-, Aufsteckfräsern, Messer- und Schraubköpfen werden von VHM-Fräsern ab 4 mm ergänzt. Basis für das Hochvorschubfräsen sind dynamische Maschinen, ordentliche Spindelleistungen und natürlich die richtigen Werkzeuge. Schörrlein setzt dafür die 3-achsige Spinner MVC 1100 ein. Bis zu 500 % höhere Vorschübe reduzieren die Bearbeitungszeiten erheblich. ter erwiesen. Das ist ein guter Verschleißschutz. Denn gerade beim Taschenfräsen arbeiten die Werkzeuge in einem richtigen Spänebad, was den Haltern wegen der TiN-Beschichtung aber kaum etwas ausmacht. Gute Erfahrungen hat Markus Schörrlein auch beim Taschenfräsen mit langen Auskragungen gemacht. Auch größer 2xD können sehr gute Ergebnisse erzielt werden. Schörrlein hat derzeit 16 verschiedene Hochvorschub- Fräser von Horn im Einsatz, die ihre Aufgaben meist zwei bis drei Mal schneller bewältigen als vergleichbare Vollhartmetallfräser. In St37 fährt der 25er Fräser beispielsweise mit min -1 bei ap 0,8 und einem Vorschub von rund 14 m/min. Für die Tasche von 90x40 mm, 37 mm tief, braucht Feinwerkmechaniker Bernhard Horeld nur knapp 3 Minuten. Er und sein Kollege, Zerspanungsmechaniker Karl-Heinz Gering, sind sich sicher, dass dieser Wert nochmal durch die Optimierung der Schnittgeschwindigkeit am effektiven Außendurchmesser deutlich gesenkt werden kann: konkret um rund ein Sechstel auf unter 2,5 min. Relativ einfach könnten wir so die Bearbeitungszeit und damit die direkten Fertigungskosten nochmals um fast 20% senken, was Markus Schörrlein auf jeden Fall für künftige, größere Aufträge realisieren will. W BIS ZU 500 % MEHR VORSCHUB Technologisch liegt das Hochvorschubfräsen (High Feed Milling, HFM) zwischen dem High Speed Cutting (HSC) und High Performance Cutting (HPC). Charakteristisch sind mittlere bis hohe Schnittgeschwindigkeiten (vc), kleine axiale Schnitttiefen (ap), große radiale Schnittbreiten (ae) und hohe Vorschübe pro Zahn (fz). Die große Wirkung entfaltet das HFM nach Erfahrung von Dr.-Ing. Matthias Luik, Leiter F&E bei der Paul Horn GmbH, durch die Schneiden mit sehr großem Radius, den kleinen Schnitttiefen und den resultierenden Hauptschnittkräften in Achsrichtung. In Summe senkt das Hochvorschubfräsen durch bis zu 500% höhere Vorschübe vor allem die Bearbeitungszeit und damit entscheidend die Fertigungskosten pro Bauteil, spart also Maschinenlaufzeiten und Lohnkosten. Zur Ermittlung der Drehzahl und der Schnittgeschwindigkeit (vc) sollte beim Planfräsen mit dem effektiven Durchmesser gerechnet werden. Dieser berechnet sich in Abhängigkeit der Schnitttiefe, dem Schneidkreisdurchmesser Ds und dem Korrekturwert KD. Beim Zirkularfräsen ins Volle müssen Eintauchwinkel, Mindestdurchmesser und Eckenradius beachtet werden. Als Tipp empfiehlt Horn-Berater Andreas Schießer beispielsweise mit einem DAH37-Fräser die Steigung nicht größer als 0,8 mm zu wählen, sonst bildet sich der Eckenradius stark ab, zudem wird die Schneidecke hoch belastet. Horn bietet zum Hochvorschubfräsen mit hoher Schnittleistung drei Werkzeugsysteme an: das System DAH mit geschraubten Wendeschneidplatten, das System DG mit Wechselschraubkopf und das VHM-Fräser-System DS. 20 NCF Februar 2015

6 HEIDENHAIN auf der INTEC Leipzig Halle 2 Stand B03 Genauer und gleichzeitig schneller fräsen ist eigentlich ein Widerspruch. Die TNC-Steuerung mit dem Funktionsumfang Dynamic Precision löst dieses Paradoxon auf elegante Weise und hilft Ihnen, das Genauigkeitspotential Ihrer Werkzeugmaschine noch besser zu nutzen. Die Werkstücke werden maßhaltiger selbst bei kleinsten Toleranzen und unterschiedlichsten Formen. Und das ohne Einschränkungen in der Bearbeitungsgeschwindigkeit. Im Gegenteil: Werkzeugmaschinen mit der TNC und Dynamic Precision sind oft noch etwas schneller als ohne. DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH, Traunreut, Germany, Telefon , Winkelmessgeräte Längenmessgeräte Bahnsteuerungen Positionsanzeigen Messtaster Drehgeber