Horn: Pro­zes­se beherr­schen beim Hochvorschubfräsen

Horn: Pro­zes­se beherr­schen beim Hochvorschubfräsen

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.

Damit Anwender ihre Prozesse beherrschen: Mit den Systemen DAH82 und DAH84 zeigt Horn eine neue Generation an Werkzeugen für das Hochvorschubfräsen. - Bild: Horn/Sauermann
Damit Anwen­der ihre Pro­zes­se beherr­schen: Mit den Sys­te­men DAH82 und DAH84 zeigt Horn eine neue Genera­ti­on an Werk­zeu­gen für das Hoch­vor­schub­frä­sen. – Bild: Horn/Sauermann

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.

Das System DAH für das Hochvorschubfräsen ermöglicht ein hohes Zeitspanvolumen bei geringen Zustellungen. – Bild: Horn/Sauermann
Das Sys­tem DAH für das Hoch­vor­schub­frä­sen ermög­licht ein hohes Zeit­span­vo­lu­men bei gerin­gen Zustel­lun­gen. – Bild: Horn/Sauermann

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.

Helikale Zustellungen zum Schruppen von Bohrungen und Taschen sind mit dem Frässystem DAH ebenfalls möglich – so kann der Anwender auch komplexe Prozesse beherrschen und anspruchsvolle Werkstücke bearbeiten. - Bild: Horn/Sauermann
Heli­ka­le Zustel­lun­gen zum Schrup­pen von Boh­run­gen und Taschen sind mit dem Fräs­sys­tem DAH eben­falls mög­lich – so kann der Anwen­der auch kom­ple­xe Pro­zes­se beherr­schen und anspruchs­vol­le Werk­stü­cke bear­bei­ten. – Bild: Horn/Sauermann

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).


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