Hochvorschubfräser reduziert die Bearbeitungszeit um die Hälfte

Mit der Entwicklung, Produktion, Installation und dem Service von Spezialmaschinen, Handlingsystemen und Roboteranlagen befasst sich Hahn Automation, eine weltweit tätige Unternehmensgruppe mit rund 300 Beschäftigten. Im Gegensatz zu anderen Spezialmaschinen- und Anlagenbauern legt man sehr viel Wert auf eine möglichst hohe Fertigungstiefe. Folgerichtig wurde mit dem Wachstum und der Ausweitung der Betätigungsfelder auch eine Abteilung mechanische Fertigung installiert und in dieser sind heute etwa 30 Mitarbeiter tätig.

Rund 100 unterschiedliche Werkstücke an einem 24-Stunden-Tag

Seit etwa zehn Jahren wird die mechanische Fertigung kontinuierlich ausgebaut, so dass mittlerweile bis zu einer Größe von 3000 mm × 2000 mm fast alle Fertigungsteile für Spezialmaschinen, Vorrichtungen und Roboteranlagen selbst hergestellt werden können. Damit ist man weitgehend autark und erzielt auch eine gute Wertschöpfung.

Zumal es sich oft um sehr genaue Know-how-Teile handelt, die schon aus Qualitätsgründen nicht außer Haus gehen sollen. Außerdem ist es deshalb möglich, knappe Bau- und Liefertermine, die für den Anlagenbau zwischen 16 und 24 Wochen liegen, abzugeben und einzuhalten.

Im Bereich Fräsen, dem wichtigsten Bearbeitungspart, sind aktuell acht Bearbeitungszentren im Einsatz, wobei diese konsequent auf hohe Flexibilität für die vorherrschende Einzelteil- und Kleinserienfertigung ausgerichtet sind. Im Zusammenspiel zwischen Bearbeitungszentren und passgenauen Zerspanwerkzeugen sieht man bei Hahn Automation einen der Erfolgsfaktoren, weshalb an die Werkzeuglieferanten auch entsprechend hohe Anforderungen gestellt werden. An einem 24-Stunden-Tag werden rund 200 Aufträge oder 100 unterschiedliche Werkstücke bearbeitet.

Mannarme Schicht erfordert hohe Prozesssicherheit von den Fräsern

Dabei kommt es speziell in der dritten, mannarmen Schicht auf eine hohe Prozesssicherheit an, so dass die Zerspanwerkzeuge gleich mehrfach gefordert sind. An einem Beispiel mit dem langjährigen Werkzeuglieferanten Iscar wird deutlich, was machbar ist, wenn man im Partnerteam ein kritisches Zerspanproblem angeht und bereit ist, neue Wege zu gehen.

Dabei handelt es sich um ein massives Werkstück namens Topf, das aus dem Werkstoff 1.7131 (16MnCr5) besteht, tiefe Kavitäten aufweist und aus dem Vollen gefräst werden muss. Bis dato benötigte man dafür bei Hahn Automation zwei herkömmliche und verschieden lange 90°-Plan- und -Eck-Fräswerkzeuge.

Die lange Werkzeugauskragung und die Tiefe der Kavität, was eine Art Resonanzboden darstellt, brachten Vibrationen und Lärmbelästigungen mit sich. Die Vibrationen wiederum ließen nur begrenzte Vorschübe zu, bewirkten eine zu geringe Standzeit (1 Teil pro Schneidensatz) und zu lange Bearbeitungszeiten.

Hochvorschubfrässystem erweist sich als Problemlöser

Darüber hinaus konnte diese Bearbeitung nicht ohne Aufsicht durchgeführt werden. Als Fräseralternative stellte Iscar das Helido-H600-Hochvorschubfrässystem vor – und traf damit ins Schwarze, wie sich nach wenigen Versuchen herausstellte.

Zum Einsatz kam der Hochvorschubfräser FF FWX DO40-05-16-05 mit 40 mm Durchmesser und fünf Schneiden. Mit den Wendescheidplatten SE H600 WXCU 05T312T aus dem Schneidstoff IC830 konnte das Werkstück mit nur einem Werkzeug komplett aus dem Vollen gefräst werden.

Die Performance des Hochvorschubfräsers im Vergleich zu den beiden früher eingesetzten Fräserwerkzeugen ist enorm, denn die Zeit für die Schruppbearbeitung konnte um 50% reduziert werden. Außerdem verdreifachte sich die Standmenge, so dass jetzt mit einem Schneidensatz drei Werkstücke prozesssicher zu bearbeiten sind. Dies wiederum erlaubt die geforderte mannarme oder mannlose Bearbeitung in der dritten Schicht.

Hochvorschubfräser vervierfacht das Zeitspanvolumen

Mit dem Hochvorschubfräser lässt sich in kurzer Zeit sehr viel Material abtragen. Dies vor allem auch unter erschwerten Bedingungen, wie etwa bei leistungsschwachen Maschinen, langer Werkzeugauskragung für tiefe Kavitäten und ähnlich kritischen Bearbeitungs- und Prozessbedingungen. Im Fall Hahn Automation sind es bei gleichem Durchmesser fünf statt sechs Schneiden, was in Kombination mit weichschneidenden Wendeschneidplatten ein anderes Schneidverhalten mit sich bringt und andere Schnittparameter erlaubt.

Die Schnittgeschwindigkeit ist jetzt 150 m/min anstatt früher 120 m/min, die Drehzahl 1193 min—1 anstatt 954 min—1 und die Schnitttiefe nur noch 1 mm anstatt 2,5 mm. Jedoch beträgt der Vorschub pro Zahn nun anstatt 0,1 gewaltige 1 mm und der Tisch-Vorschub stieg von 572 auf 5965 mm, was deutlich aufzeigt, was mit heutigen Fräswerkzeugen selbst auf weniger leistungsfähigen Bearbeitungszentren ohne Qualitäts- und Maschinen-Beeinträchtigungen machbar ist.

Hochvorschubfräser ermöglicht mehr als vervierfachtes Zeitspanvolumen

Mit der Gesamt-Performance ist man auch bei Hahn sehr zufrieden: Mit dem Hochvorschubfräser konnte das Zeitspanvolumen von ehedem 40 cm3/min auf nunmehr 167 cm3/min angehoben werden. Dies bei einem jetzt beherrschbaren, prozesssicheren Arbeitsablauf in der zweiten oder dritten Schicht.

Durch die Erhöhung der Standzeit von einem auf drei Werkstücke pro Schneidensatz und den Wegfall von Werkzeugwechselzeiten sowie die Hochvorschubbearbeitung werden jetzt in 72 Minuten drei Töpfe geschruppt, wogegen früher für einen Topf 85 Minuten benötigt und drei Schneidensätze verschlissen wurden. Weil der Hochvorschubfräser weichschneidend ausgelegt ist und die Kräfteeinleitung mehr axial in die Spindel erfolgt, kann diese Bearbeitung flexibel auf verschiedenen Maschinen durchgeführt werden.

Raimund Kühnau ist Produktspezialist Fräsen bei der Iscar Germany GmbH, 76275 Ettlingen, Edgar Grundler ist Fachjournalist in 78476 Allensbach.