Hartfräsen

Fräsen, wo andere noch erodieren

| Redakteur: Matthias Böhm

Prozesssicher bis in die kleinsten Ecken: Details eines 1K-Werkzeugs, das mit den Werkzeugen HGOF (Ø 2–8), EPDBE/EPDRE (Ø 0,4–6), EPP (Ø 3–6) komplett gefräst wurde.
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Prozesssicher bis in die kleinsten Ecken: Details eines 1K-Werkzeugs, das mit den Werkzeugen HGOF (Ø 2–8), EPDBE/EPDRE (Ø 0,4–6), EPP (Ø 3–6) komplett gefräst wurde. (Bild: Hitachi)

Hartfräsen im Werkzeug- und Formenbau nimmt kontinuierlich zu. Das Werkzeug- und Formenbau-Unternehmen Color Metal setzt zunehmend auf das Hartfräsen bei der Herstellung seiner Spritzguss-Werkzeuge. 50 Prozent der früheren Erodierarbeiten werden heute hart gefräst. Zum grossen Teil mannlos, rund um die Uhr, inklusive hoher Oberflächenqualität.

böh. Das 80 Mitarbeiter starke Werkzeug- und Formenbau-Unternehmen Color Metal (D-Heitersheim) setzt vermehrt auf spanende Hartbearbeitung seiner Spritzgusswerkzeuge und löst kontinuierlich Erodierprozesse ab.

240 Ein- und Zweikomponenten- sowie Etagenwerkzeuge

Im Schnitt fertigt Color Metal pro Jahr rund 240 Ein- und Zweikomponenten- sowie Etagenwerkzeuge, die in unterschiedlichen Grössen und Ausführungen konstruiert und gefertigt werden. Zum Kundenkreis gehört die Automobilbranche, weshalb der Trend eindeutig hin zu immer kürzeren Projektlaufzeiten geht. In diesem Zuge wird bei Color Metal automatisiert, mit dem Ziel, schneller, prozesssicherer und flexibler zu werden.

Neue Werkzeuggeneration perfektioniert Produktion

Die kontinuierliche Verlagerung vom Erodieren hin zum Hartfräsen liegt u. a. in der Weiterentwicklung moderner Fräswerkzeuge begründet. So haben die Hochleistungswerkzeuge der neuen Epoch-Deep-Serie (MMC Hitachi Tool) bei Color Metal vor gut drei Jahren den Anstoss gegeben, den Fräsbereich kräftig auszubauen.

Markus Ortlieb, Leiter des CAM-Bereichs bei Color Metal, betont in diesem Zusammenhang: «Wir hatten damals die neue Fräser-Reihe getestet und schnell festgestellt, dass nicht nur die Standzeit wesentlich angestiegen war, sondern sich auch das Bearbeitungsergebnis stark verbessert hatte. Und zwar sowohl im Vergleich zu den bei uns bislang verwendeten VHM-Fräsern eines anderen Herstellers als auch gegenüber den früheren VHM-Werkzeugen von MMC Hitachi Tool.

Inzwischen werden im Fräsbereich zu etwa 85 Prozent MMC-Hitachi-Tool-Werkzeuge verwendet; M. Ortlieb sagt in diesem Zusammenhang: «Die Werkzeuge der Epoch-Deep-Serie kosten zum Teil bedeutend weniger als die MMC-Hitachi-Tool-Werkzeuge, die wir von früher her kannten. Wir haben erst mal die Hightech-Bearbeitungszentren mit Palettenwechslern komplett mit MMC-Hitachi-Tool-Werkzeugen und nach und nach die anderen Maschinen ausgerüstet.»

Gleichwohl: Ganz ohne Senkerodieren funktioniert der Werkzeug- und Formenbau nicht. Aber auch hier kommen die Hochleistungswerkzeuge des japanischen Herstellers zum Einsatz. Die Grafit-Elektroden werden mit den Hitachi-Werkzeugen der HD-Serie rund um die Uhr gefräst. Nach dem Fräsen werden die Elektroden gewaschen, vermessen, zwischengelagert und in die beiden Erodiermaschinen eingewechselt.

Wichtig: hohe Bruchstabilität von 0,2er-Fräsern

Das Arbeiten mit einem 0,2er-Fräser ist hoch anspruchsvoll. Um eine hohe Bruchstabilität zu gewährleisten, ist das Substrat mitentscheidend. MMC Hitachi Tool verwendet bei den filigranen VHM-Werkzeugen ein besonders hochwertiges Feinstkornsubstrat. Die Fräser kommen als Torusfräser (EPDRE) und Kugelfräser (EPDBE) von 0,1 bis 6 Millimeter Durchmesser zum Einsatz und verfügen über eine neue Geometrie, die vor allem den Bereich der Verjüngung zwischen Schaft und Schneide betrifft.

Zusammen mit der ebenfalls neu entwickelten ATH (TH60+) und einer Radiustoleranz (CR) von 0,005 Millimetern beim EPDRE lassen sich mit diesen Miniaturfräsern Kalt- und Warmarbeitsstähle mit Härten bis zu 70 HRC prozesssicher bearbeiten.

Hohe Standzeiten

Auch das alte Problem, dass bei der Hartbearbeitung mit VHM-Werkzeugen hohe Präzision mit starkem Werkzeugverschleiss erkauft wird, hat MMC Hitachi Tool mit seiner Evolution-Serie dank neuer Schneidengeometrien und Beschichtungen weitgehend gelöst.

So werden Standzeiten erreicht, die an CBN-Werkzeuge (kubisches Bornitrid) heranreichen, ohne dessen Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. Denn CBN neigt bei harten Werkstoffen zu Ausbrüchen, vor allem bei längeren Bearbeitungszeiten. Doch gerade das prozesssichere Fräsen ist im Werkzeug- und Formenbau extrem wichtig. Aufgrund der hohen Prozesssicherheit der Fräserserie können alle sechs Paletten problemlos durchlaufen.

Höhere Standzeiten bei gleichmässigerer Qualität

Die Umstellung auf den japanischen Werkzeughersteller hat sich auch auf der Ausgabenseite positiv ausgewirkt. Ein Grund dafür ist neben der höheren Standzeit die gleichmässige Qualität der Werkzeuge.

Jeder Fräser ist laut Color Metal zu 99,99 Prozent exakt so, wie man ihn bestellt hat. Als effektiver Kostendämpfer hat sich auch die neue Generation von Wendeplattenfräsern erwiesen, die in Heitersheim als Torusfräser der APHP-Reihe in Durchmessern zwischen 12 und 20 Millimetern eingesetzt werden. Ein weiterer Kostenvorteil sind die wesentlich höheren Vorschübe, die mit den Werkzeugen der Evolution-Reihe möglich sind.

Bis zu 50 Prozent höhere Vorschübe können mit den neuen MMC-Hitachi-Werkzeugen gefahren werden. Ein weiterer wichtiger Aspekt in puncto Kosten ist die heute erzielbare Oberflächenqualität. Das Beispiel einer per EPDRE-Fräser auf Endmass geschlichteten Oberfläche könnte man auch als Spiegel nutzen.

Fazit: Schub ausgelöst

Das Fazit: «Bei den Schnittwerten sind wir mit den Evolution-Werkzeugen gegenüber früher um durchschnittlich 15 bis 20 Prozent besser geworden, bei gleichzeitig rund 30 Prozent höherer Standzeit. Auch die Restmaterialbearbeitung hat sich deutlich verbessert, da MMC-Hitachi-Tool-Werkzeuge mit sehr niedrigen Toleranzen hergestellt werden, die auch wirklich stimmen», betont Markus Ortlieb. «Hier hat die Evolution-Reihe einen richtigen Schub ausgelöst, da nun auch in Ecken, wo superdünne Werkzeuge bis zu 0,2 Millimeter Durchmesser zum Einsatz kommen, prozesssicher gefräst wird.» <<

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