Grosse Evolutionsschritte der Schaftfräser:

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1 Grosse Evolutionsschritte der Schaftfräser: Einführung der PVD Hartstoff-Beschichtungen auf HSS Fräsern Neuer Schneidstoff: Hartmetall Wechsel zu " komplexeren " Beschichtungen Einführung von «Feinheiten und Features» "Strategie-Spezifische" Fräs-Werkzeuge 2

2 Evolution. Zeitspanvolumen (cm 3 /min) Faktor 15 Einführung der PVD - Beschichtungen auf HSS Fräsern: Offensichtlich: Verschleissschutz "Neu": Spanbildungsprozess: Veränderte Temperatur- und Reibverhältnisse Andere Span-Kontaktverhältnisse Anpassen der Schnittgeschwindigkeiten Schruppfräser NRF, HSS, TiN Schruppfräser NRC, PM HSS TiAlCN-Schicht Schruppfräser Glattschneider HM AlTiN-Schicht Schruppfräser Spanflächenfase Sonder-HM AlCrN-Schicht Schruppfräser Variabler Drall Doppelnut Sonder-HM TiAlCrN-Schicht 3

3 Evolution. Zeitspanvolumen (cm 3 /min) Faktor 15 Schruppfräser NRF, HSS, TiN Schruppfräser NRC, PM HSS TiAlCN-Schicht Schruppfräser Glattschneider HM AlTiN-Schicht Schruppfräser Spanflächenfase Sonder-HM AlCrN-Schicht Schruppfräser Variabler Drall Doppelnut Sonder-HM TiAlCrN-Schicht Zeitspanvolumen 25 Jahre 25 Jahre 4

4 HPC / HSC / HFC / HDC ( High-X-Cutting) X Performance Speed Feed Dynamic Tool NX-FP X-Speed X-Feed NX-NVD vc m/min fz mm ap mm ae mm Q cm 3 /min 43.0 X

5 HPC ( High-Performance-Cutting) Charakteristik HPC Fräsen: -Stark variierende Umschlingung des Fräsers -Stark variierende Schnittkräfte / Schnittbedingungen -Sprunghaft ansteigende Umschlingungswinkel in Ecken -Hohe Beschleunigung oder Stehenbleiben des Fräsers in Ecken -Hohe Werkzeugeingriffswinkel Dadurch nur geringe Zustelltiefen, Zahnvorschübe und Schnittgeschwindigkeiten möglich. Leistungsaufnahme Taschenfräsen 6

6 HPC ( High-Performance-Cutting) Mögliche Vorteile HPC Fräsen: -Hohe Zeitspanvolumen -Spanform (Klein und Kurz) -Hohe Performance auf stabilen und leistungsstarken Maschinen -Einsatz von Profilierten Werkzeugen -Kurze Werkzeugwege -Minimale Schnitttiefe (ap <1xd) Mögliche Nachteile HPC Fräsen: - Generell hohe Bearbeitungskräfte (Einschränkung Maschinenumfeld) - Hohe Leistungsaufnahme an Spindel (Einschränkung Maschinenumfeld) - Unterschiedliche Prozesssicherheiten - Anpassung der Schnittparameter (Bauteilabhängig) - Hoher Verschleiss über kleinen Teil der Schneide 7

7 HSC ( High-Speed-Cutting) Charakteristik HSC Fräsen: -3D Konturen fräsen -Bearbeitung mit torischen oder sphärischen Werkzeugen -Hohe Oberflächengüten realisierbar -Bearbeitung erfolgt in kleinen Tiefenzustellungen -Hohe Schnittgeschwindigkeiten -Endkonturnahe -Einsatz von CBN -Meist Schlicht- und Vorschlichtoperation 8

8 HSC ( High-Speed-Cutting) Mögliche Vorteile HSC Fräsen: -Hohe Oberflächengüte kann weitere Bearbeitungsschritte ersetzen -Komplexe Formen wirtschaftlich zerspanen -Kleine Schnittkräfte -Leichte Entspanung durch kurze Späne Mögliche Nachteile HSC Fräsen: -Hohe Drehzahlanforderung an Maschinenumfeld -Programmierung erfordert ein CAM -Bei Schlichtbearbeitung meist lange Bearbeitungszeiten -Bearbeitung erfordert hohe Rundlaufgüte 9

9 HFC ( High-Feed-Cutting) Charakteristik HFC Fräsen: -3D Konturen fräsen -Spezielle Schneidengeometrie der Werkzeuge -Sehr hohe Zahnvorschübe -Schnittkräfte in achsialer Richtung -Reine Schruppbearbeitung -Kleine Tiefenzustellung 10

10 HFC ( High-Feed-Cutting) Mögliche Vorteile HFC Fräsen: -Konturnahe Bearbeitung -Hohe Bearbeitungsvolumen mit tiefen Schnittkräften -Gute Entspanung durch kleine Späne -Gutes Verschleissverhalten bei sehr harten Werkstoffen (HRC > 60) Mögliche Nachteile HFC Fräsen: -Hohe Vorschübe verlangen dynamisches Maschinenumfeld -Schwer definierbares Restmaterial (geometriebedingt) -Bearbeitung verlangt ein CAM System 11

11 HDC ( High-Dynamic-Cutting) Charakteristik Dynamisches Fräsen: -Konstante Schnittkräfte / Schnittbedingungen -Gleichbleibende Belastung des Werkzeugs -Konstanter Werkzeugeingriffswinkel -Konstante mittlere Spanungsdicke -Weiche, abgerundete Werkzeugwege -An Bearbeitungsumfeld anpassbare Strategie + Bearbeitungsdaten Leistungsaufnahme Dynamisches Fräsen Konstante Eingriffsbedingungen 12

12 HDC ( High-Dynamic-Cutting) Mögliche Vorteile dynamisches Fräsen: -Geringer Werkzeugverschleiss (Verschleissverteilung) -Hohe Schnitttiefen -Höchste Zeitspanvolumen (Faktor 2 gegenüber HPC Konventionell) -Wärmeabfuhr durch Späne (HSC Technologie) -Hohe Prozesssicherheit -Geringe Leistungsaufnahmen an Werkzeugspindeln -Bearbeitung mit labiler Aufspannung Mögliche Nachteile dynamisches Fräsen: - Spanform (Lang und Dünn) Erfordert moderne Peripheriegeräte - Lange Werkzeugwege - Hohe Dynamik (Einschränkung Maschinenumfeld) - Rentabilitätsgrenze bei geringen Schnitttiefen (ap >1xd) - Programmiersystem (CAM) erforderlich 13

13 HDC ( High-Dynamic-Cutting) Bausteine des Bearbeitungsprozess Diese Prozessbausteine müssen optimal aufeinander abgestimmt werden um eine maximale Produktivität des HDC Bearbeitungsprozesses zu erreichen. Das schwächste Teil in der Prozesskette bestimmt die Produktivität und Prozesssicherheit im gesamten HDC Bearbeitungsprozess 14

14 HDC ( High-Dynamic-Cutting) 1. CAM-Software Erzeugung der Werkzeugbahnen 15

15 HDC ( High-Dynamic-Cutting) 1. CAM-Software Erzeugung der Werkzeugbahnen 16

16 HDC ( High-Dynamic-Cutting) 2. Maschinenumfeld Beurteilung und Einteilung 17

17 HDC ( High-Dynamic-Cutting) 2. Maschinenumfeld Beurteilung und Einteilung 18

18 HDC ( High-Dynamic-Cutting) 2. Maschinenumfeld Beurteilung und Einteilung 19

19 HDC ( High-Dynamic-Cutting) 2. Maschinenumfeld Beurteilung und Einteilung 20

20 HDC ( High-Dynamic-Cutting) 3. HDC-Anwendungsfall Festlegung 21

21 HDC ( High-Dynamic-Cutting) 3. HDC-Anwendungsfall Festlegung 22

22 HDC ( High-Dynamic-Cutting) 3. HDC-Anwendungsfall - Werkzeugwege 23

23 HDC ( High-Dynamic-Cutting) 4. Hochleistungswerkzeuge - Auswahl 24

24 HDC ( High-Dynamic-Cutting) 4. Hochleistungswerkzeuge - Auswahl Hohe Steifigkeit und Stabilität Hoher Widerstand gegen Bruch Vibrationsvermeidung Gute Entspanung Normale oder mittellange Schneide 25

25 HDC ( High-Dynamic-Cutting) 5. HDC-Schnittdaten - Schnittdatenrechner 26

26 Evolution. Konventionelle HPC Bearbeitungsstrategie Mat.: Vc = 150 m/min fz = mm ae = 3 mm ap =12 mm vf = 1195 mm/min Q = 46 cm 3 /min Mat.: Vc = 279 m/min Vc = 239 m/min fz = mm fz = mm ae = 1.2 mm ap =16 mm ae = 2 mm ap =16 mm vf = 6883 mm/min vf = 4146 mm/min Q = 132 cm 3 /min Q = 132 cm 3 /min Bearbeitungszeit: 76 min 20 sec Bearbeitungszeit: 26 min 40 sec Faktor 3! Bearbeitungszeit: 24 min 12 sec 27

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. FRAISA SA Gurzelenstr. 7 CH-4512 Bellach Tel.: +41(0) Fax: +41(0) [email protected] 28