Horn: Speed-Forming Schmale, tiefe Nuten effizient fertigen

Redakteur: Konrad Mücke

Das von Horn entwickelte Verfahren Speed-Forming arbeitet vergleichbar dem ehemaligen Hobeln oder «Shaping». In der fixierten Hauptspindel ist das Werkzeug gespannt. Es hebt bei einer Vorschubbewegung des Bearbeitungszentrums mit seiner Schneide einen Span ab.

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Schmale, tiefe Nuten lassen sich mit dem Speed-Forming, einem Bearbeitungsverfahren vergleichbar dem Nutstossen, effizient und wirtschaftlich fertigen.
Schmale, tiefe Nuten lassen sich mit dem Speed-Forming, einem Bearbeitungsverfahren vergleichbar dem Nutstossen, effizient und wirtschaftlich fertigen.
(Bild: Horn/Sauermann)

Das Bearbeitungsverfahren Speed-Forming beschreibt Philipp Dahlhaus, Leiter Produktmanagement bei Horn: «Der Prozess ähnelt auch dem Nutstossen. Wobei das Speed-Forming nur für die Aussenanwendung auf einer Fräsmaschine vorgesehen ist, wohingegen Nutstossen bei Innen- und Aussenbearbeitungen auf Drehmaschinen zum Einsatz kommt.» Durch das Speed-Forming stellt man schmale tiefe Nuten her, die beim Fräsen ein sehr ungünstiges Verhältnis von Länge zu Durchmesser des Fräswerkzeugs erforderten. Fräsen wäre deshalb ineffizient und nicht prozesssicher. Aber auch bei Anwendungen, die durch Störkonturen den Einsatz von Scheibenfräsern nicht zulassen, erweist sich das Speed-Forming als sinnvoll. Es eignet sich nicht nur für gerade Nuten, sondern auch für Formnuten. Das zum Bearbeiten der Nuten eingesetzte, sehr schmale und dennoch stabile Werkzeug basiert auf dem Werkzeugsystem Supermini Typ 105 von Horn. Die Geometrie ist eine Schlüsseleigenschaft des Werkzeugs. Speziell beim Fertigen schmaler Nuten benötigt man eine Geometrie, die den Span ausreichend verjüngt, damit er nicht in der Nut klemmt. Deshalb verfügen die Werkzeuge über eine Spanformgeometrie.

Komplexe Bauteile im Formenbau

Die Vorteile des Verfahrens erkennt man beim Bearbeiten eines Bauteils im Formen- und Werkzeugbau. Es sind nur 2 mm schmale, aber 7 mm tiefe Nuten zu fertigen. Dazu sagt Philipp Dahlhaus: «Ein vorausgegangener Versuch, diese Nuten mit einem Schaftfräser zu produzieren, stellte sich als nicht wirtschaftlich heraus. Das Verhältnis aus Länge zu Durchmesser des Schaftfräsers ist zu gross.» Zudem verfügt in dem konkreten Beispiel beim Fertigungsbetrieb das Bearbeitungszentrum über eine Spindel, die für den kleinen Werkzeugdurchmesser nicht ausreichend hohe Drehzahlen erreicht. Wegen der sich aus den Führungsbohrungen ergebenden Störkonturen kann man auch nicht mit einem Scheibenfräser bearbeiten. Deshalb fertigt der Fertigungsbetrieb inzwischen die schmalen, tiefen Nuten mit dem Verfahren Speed-Forming.

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Bearbeitungsablauf programmieren

Philipp Dahlhaus erklärt: «Der Prozess beginnt in der mittig gesetzten Führungsbohrung. Das Werkzeug taucht auf 0,03 mm Spandicke in Z-Richtung ein. Bei einem breiteren, stabileren Werkzeug sind bis 0,15 mm, je nach zu bearbeitendem Werkstoff auch bis 0,3 mm Spandicke möglich. Die Maschine fährt im Eilgang bei 60 m/min Vorschubgeschwindigkeit, beim Speed-Forming gleichzusetzen mit der Schnittgeschwindigkeit. Diese ist jeweils von der Maschine und deren Dynamik abhängig.» Grundsätzlich arbeitet das Verfahren mit Kühlschmierstoff. Daher sind alle Werkzeughalter mit Innenkühlung ausgestattet. Nur so lässt sich die Werkzeugschneide effizient kühlen. Wichtig ist, beim Vorschieben des Werkzeugs die Spindel und die nicht benötigten Achsen zu klemmen. Nur so kann das Werkzeug stabil arbeiten. Die Verläufe der zu fertigenden Nuten – gerade, kreisförmig oder wellig – hängen von den Fähigkeiten der Steuerung und der Dynamik der Achsantriebe der Maschine ab. Die Maschine muss beispielsweise gewährleisten, dass man beim Fertigen einer kurvigen Nut das Werkzeug in der Spindel entsprechend in Vorschub­richtung nachführen kann. Einige Maschinen- und Steuerungshersteller haben bereits solche Zyklen verwirklicht und integriert. So lassen sich unter anderem Kühl- und Versteifungsrippen an Gehäusen produktiv fertigen.

Fertigungszeit halbiert

Beim konkreten Bauteil für den Formenbau ergeben sich weitreichende Verbesserungen. So reduziert das Speed-Forming die Bearbeitungszeit für die Nuten um 52 Prozent im Vergleich zum Fräsen. Bei einem Auftragsvolumen von 100 Bauteilen entstehen daraus etwa acht Stunden frei werdende Maschinenkapazität. Neben der kürzeren Bearbeitungszeit ist zudem die Prozesssicherheit ein wichtiger Faktor. Waren ehemals die schlanken Schaftfräser wegen klemmender Späne häufig gebrochen, erweist sich das Speed-Forming als rundum prozesssicher und somit wirtschaftlicher. SMM

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