Prodex 2016

Neue Ära des Schlichtens

| Redakteur: Luca Meister

Dr. Josef Koch, CTO bei der Open Mind Technologies AG.
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Dr. Josef Koch, CTO bei der Open Mind Technologies AG. (Bild: Open Mind)

Open Mind Technologies bietet mit «Hypermill Maxx Machining» drei optionale Module für hocheffizientes Schruppen, Schlichten und Bohren. Die CAM-Strategie «5-Achs-tangentiales Ebenenschlichten», Teil des Pakets, ist für den Prodex-Award nominiert. Ein Interview mit Dr. Josef Koch, CTO bei Open Mind.

SMM: Herr Dr. Koch, warum ist das 5-Achs-tangentiale Ebenen­schlichten eine Innovation?

Dr. Josef Koch: Es klingt im ersten Moment etwas erstaunlich, dass die Bearbeitung von ebenen Flächen durch ein neues Verfahren viel effizienter realisiert werden kann. Zwar werden seit Jahrzehnten stirnende oder wälzende Verfahren erfolgreich angewendet, scheitern aber oft an der Komplexität der Bauteile: Zum einen ist die stirnseitige Bearbeitung nicht möglich, da die Flächen nicht zugänglich sind und zum anderen scheitert die Wälzbearbeitung an der fehlenden Stabilität der Werkzeuge. Aus diesem Grund werden ebene Flächen, besonders im Werkzeugbau und in der Aerospace-Industrie, hauptsächlich mit Kugelfräsern abgezeilt. Open Mind hat einen anderen Ansatz gewählt. Unser neues Verfahren nutzt einen neuartigen Fräser, dessen geometrische Auslegung bei uns entworfen wurde – den «konischen Tonnenfräser». Das Besondere an diesem Werkzeug ist, dass es im Prinzip wie ein konischer Fräser aussieht, der aber eine gekrümmte Schneide, das heisst einen grossen Radius, besitzt. Die Werkzeuge zeichnen sich durch überdurchschnittlich grosse Radien von bis zu 1000 Millimetern aus. So ist eine Bearbeitung mit grossen Bahnabständen bei gleicher theoretischer Rautiefe möglich. Dadurch ergibt sich eine ausserordentliche Qualität der Bearbeitung bei extrem kurzen Laufzeiten. Wir können damit Fertigungszeiteinsparungen bis zu 90 Prozent erreichen. Sie sehen, hier ist ein enormes Optimierungspotenzial vorhanden.

Worin besteht die Innovation?

J. Koch: In ihrer tangential auslaufenden Form waren die Tonnenfräser schon seit langem bekannt. Allerdings sind deren Anwendungen beschränkt auf die Krümmungen der Freiformflächen, sodass man fast für jede Fläche einen eigenen Fräser schleifen musste. Diese Tonnenfräser haben bereits grössere Radien, aber unser konischer Tonnenfräser geht weit darüber hinaus. Dadurch lassen sich ebene Flächen ohne sichtbare Spuren in kurzer Zeit fertigschlichten. Um diese Fräser zu programmieren, haben wir eine spezielle Strategie, das 5-Achs-tangentiale Ebenenschlichten, entwickelt, die automatisch kollisionsgeprüfte Werkzeugwege erzeugt. Selbst die Ränder der Fläche können automatisch feinbearbeitet werden, sodass sich keine Absätze zu den Nachbarflächen ergeben.

Wie benutzerfreundlich ist diese Technologie?

J. Koch: Die Programmierung ist aussergewöhnlich einfach und komfortabel. Es müssen lediglich die zu bearbeitenden Flächen angewählt werden und es werden automatisch Bahnen erzeugt, die den konischen Tonnenfräser an die Flächen führen. Der Standard ist eine 5-Achs-Bearbeitung, wobei das Werkzeug sich dann automatisch schwenkt, wenn die Kollisionsvermeidung es erfordert. Auf die Behandlung der Übergänge zwischen den Bereichen wird dabei besonderes Augenmerk gelegt. Das System erkennt auch automatisch, wo Randbereiche der Flächen nachbearbeitet werden müssen, weil dort durch eine Fräseranstellung sonst Absätze entstehen würden. Die NC-Wege für die Randbereiche werden dann im gleichen Arbeitsgang erzeugt.

Wo sind die Anwendungsbereiche?

J. Koch: Die Anwendungsbereiche finden sich überall, wo ebene Flächen auftreten, die sonst wegen der Zugänglichkeit oder Bauteilhöhe mit Kugelfräsern bearbeitet werden müssten. Solche Bauteile finden sich im Formen- und Werkzeugbau überall. Aber auch in der Bearbeitung von Flugzeugspanten kann dieses Verfahren gewinnbringend eingesetzt werden, da dort sehr häufig schwer zugängliche Ebenen auftreten. Selbst die dort häufig verwendete Walzbearbeitung ist gegenüber unserem Verfahren nicht konkurrenzfähig, sobald in den Ecken durch das Wälzverfahren Restmaterial entsteht, das eigens entfernt werden muss. Auch die sich ergebende Oberflächenqualität unseres Verfahrens hält allen Vergleichen stand.

Welchen Nutzen haben die Unternehmen?

J. Koch: Die Kombination des neuartigen konischen Tonnenfräsers mit unserer innovativen CAM-Strategie, dem 5-Achs-tangentialen Ebenenschlichten, ergibt erhebliche Einsparungen in den Maschinenlaufzeiten. Durch unsere eingebaute Technik des Kontaktpunkt-Shiftings können wir auch phantastische Standzeiten für diese Werkzeuge erreichen. Und das alles bei erheblich besserer Qualität der Ergebnisse.

Wo sehen Sie weiteres Optimierungspotenzial?

J. Koch: Wir bauen aktuell die Nutzung der konischen Tonnenfräser durch weitere Strategien stark aus. Wir sind nun in der Lage, mit der 5-Achs-Tangentialbearbeitung gekrümmte Flächen ebenfalls zu bearbeiten und die Ergebnisse sind gleichermassen erstaunlich. Dadurch wird der Einsatzbereich für diese Fräser stark erweitert und es ergeben sich Vorteile in vielen Anwendungen des Formenbaus, der Flugzeugfertigung und Turbinenindustrie. SMM

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