Die Werkzeugsysteme von Paul Horn in Tübingen bieten dem Anwender die Möglichkeit, dass er auch beim Hochvorschubfräsen die Prozesse beherrschen kann. So kann er zudem seine Zerspanprozesse heute und in der Zukunft produktiv und kosteneffizient gestalten. Gerade im Werkzeug- und Formenbau lässt sich der Prozess des Hochvorschubfräsens wirtschaftlich und zudem produktiv einsetzen. Das Hochleistungsfräsen beschreibt sich nicht nur über hohe Zustellungen, sondern auch mit kleinen Zustellungen mit hohen Vorschüben beim Hochvorschubfräsen.
Die Zerspanaufgaben haben sich gewandelt. Die Herausforderungen in der Zerspanung sind vielschichtiger und anspruchsvoller geworden. Aufgrund kürzerer Produktlebenszyklen und Reduktion der Entwicklungszeiten fertigen Anwender auf einer Maschine in kürzeren Zeitintervallen mehrere unterschiedliche Bauteile . Dies erfordert darüber hinaus vom Werkzeughersteller eine zielgerichtete Definition des Werkzeugsystems für die unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten.
Hochvorschubfräser zum Eckfräsen und Eintauchen
Das bedeutet beispielsweise, dass das Werkzeug nicht nur zum Eckfräsen zum Einsatz kommt. Sondern auch die Möglichkeit zum Eintauchen haben sollte. Ein weiterer Aspekt sind dynamische Maschinenkonzepte. Die Entwickler haben die Verfahrgeschwindigkeiten (Beschleunigung und Abbremsen) der Achsen sowie deren Synchronisation deutlich optimiert #. Für verhältnismäßig neue Technologien wie das Trochoidal- und Hochvorschubfräsen müssen die Werkzeugsysteme entsprechend definiert sein, um den dynamischen Belastungen standzuhalten.
Im Fokus
Bearbeitungszeit deutlich gesenkt
Das Werkzeugsystem DAH ist erfolgreich in den Markt gestartet. Ein Beispiel zeigt eine Anwendung aus dem Werkzeug- und Formenbau. Die Zerspanaufgabe war die Schruppbearbeitung einer Form. Der Anwender benötigte mit dem bisher eingesetzten Werkzeugsystem zum Hochvorschubfräsen rund 15 min für den Bearbeitungsprozess. Mit dem Horn-System DAH 82 konnten die Horn-Techniker die Bearbeitungszeit auf unter 6 min reduzieren. Dies gelang über die Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit von 2500 auf nun 6900 mm/min. Neben der verkürzten Bearbeitungszeit erhöhte sich darüber hinaus auch der Standweg pro Schneidkante.
Vor einigen Jahren stellte Horn das Frässystem zum Hochvorschubfräsen vor. Die DAH-Fräser schneiden stirnseitig. Aufgrund der Belastung in Achsrichtung ist die Werkzeugspindel vorwiegend auf Druck belastet, und die Querkräfte sind verhältnismäßig niedrig. Wegen der geringen Vibrationsneigung können die Werkzeuge die hohen Belastungen bei den üblichen Zahnvorschüben von fz = 1 mm bei Schnitttiefen ap bis 1,2 mm sicher aufnehmen.
Prozesse beherrschen mit Aufteilung der Schnittkräfte
Der große Radius an der Hauptschneide der dreischneidigen Wendeschneidplatten erzeugt einen weichen Schnitt. Er sichert außerdem eine gleichmäßige Aufteilung der Schnittkräfte und damit lange Standzeiten. Auf der Innenseite sorgt ein kleiner Schneidenradius für ein problemloses und zudem schnelles Eintauchen. Ein Primär- und Sekundärfreiwinkel führt zu einem stabilen Keilwinkel und ebenso zu sehr guter Schneidenstabilität. Mit bedeutend höheren Vorschübe als beim konventionellen Fräsen ist das Zerspanvolumen beim Hochvorschubfräsen zudem wesentlich höher. Trotz der geringeren Zustelltiefen.
Rund vierzehnmal schneller als bisher fertigt ein Horn-Anwender ein Bauteil aus 42CrMo4, vergütet auf 1000 N/mm2. Die Herausforderung bestand in einem Axialeinstich des runden Werkstückes. Der Axialeinstich misst im äußeren Durchmesser rund 240 mm, ist 40 mm breit und hat ohne Schlichtaufmaß eine Tiefe von knapp 90 mm. Mit einem mit Wendeschneidplatten bestückten Vollradius-Torusfräser benötigte der Anwender zum Schruppen des Einstichs rund 100 min. Die Standzeit lag bei 30 Einstichen pro Bestückung des fünfschneidigen Werkzeugs.
Acht nutzbare Schneidkanten zum Hochvorschubfräsen
Der hohe Zeitaufwand verlangte eine Optimierung. Die Horn-Techniker stellten den Prozess auf das Hochvorschubfräsen um. Die Schnittgeschwindigkeit ist mit vc = 150 m/min programmiert. Das Werkzeug taucht helikal mit einer kontinuierlichen Zustelltiefe von ap = 1 mm in das Werkstück ein. Die Vorschubgeschwindigkeit (Drehzahl des Bauteils) liegt bei vf = 4777 mm/min. Der Vorschub pro Zahn ist bei fz = 0,8 mm/min. Die neue Bearbeitungszeit des Einstiches beträgt jetzt nur noch 7 min pro Bauteil. Die Standzeit der Wendeschneidplatten erhöhte sich darüber hinaus auf 90 Bauteile pro Bestückung.
Vor einiger Zeit hatte Horn zudem eine Weiterentwicklung des Werkzeugsystems zum Hochvorschubfräsen vorgestellt. Mit den Systemen DAH82 und DAH84 zeigt der Werkzeughersteller eine neue Generation für dieses Fräsverfahren. Die acht nutzbaren Schneiden der präzisionsgesinterten Wendeschneidplatte bieten einen günstigen Schneidenpreis und außerdem eine hohe Wirtschaftlichkeit. Die positive Schneidengeometrie sorgt trotz der negativen Einbaulage für einen weichen und ruhigen Schnitt sowie für einen guten Spanabfluss.
In unterschiedlichsten Werkstoffen die Prozesse beherrschen
Die Schneidplatten bietet Horn in dem Substrat SA4B an, welches sich für den universellen Einsatz in verschiedenen Werkstoffen eignet. Der große Radius an der Hauptschneide der Wendeschneidplatte erzeugt zudem einen weichen Schnitt, sichert eine gleichmäßige Aufteilung der Schnittkräfte und sorgt damit für lange Standzeiten. Die maximale Schnitttiefe liegt bei ap = 1,0 mm (DAH82) und ap = 1,5 mm (DAH84).