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Foto: Moldino
Alle drei Exeron HSC MP7-Fräsmaschinen verfügen über fünf Achsen und sind mit einem automatischen Elektrodenwechselsystem ausgerüstet, das einen mannlosen 24/7-Betrieb ermöglicht.

Präzisionswerkzeuge

Elektrodenfertigung: Kugelfräser senkt Bearbeitungszeit

Braunform senkt die Bearbeitungszeit bei der Elektrodenfertigung mit neuen Strategien und den D-EPDB-Kugelfräsern von Moldino um 6.500 Stunden pro Jahr.

Braunform hat in Zusammenarbeit mit Moldino Tool Engineering Europe seine Prozesse in der  Elektrodenfertigung genau unter die Lupe genommen, Alternativen entwickelt, mit den D-EPDB Kugelfräsern neue Potenziale erschlossen und die Bearbeitungszeit erheblich gesenkt. Das Ergebnis hat so überzeugt, dass die gesamte Grafitbearbeitung bei dem badischen Kunststoffspezialisten auf Werkzeuge von Moldino umgestellt wurde. Heute fräst man in Bahlingen bessere Oberflächen und es gibt kaum noch Nacharbeit. Auch die Werkzeugstandzeiten sowie die Prozesssicherheit haben sich erhöht – und die Bearbeitungszeiten sind um ein Drittel gesunken. Neben dem Dreh-Fräsen sowie dem Draht- und Senkerodieren betrachtet Braunform insbesondere das Fräsen – die Grafitbearbeitung ebenso wie das hochpräzise HSC-Fräsen harter Werkstoffe – als Schlüsseltechnologie. „Wir haben uns über viele Jahre hinweg beim Fräsen einen sehr hohen Standard erarbeitet. Trotzdem gibt es immer wieder Optimierungsbedarf“, betont Volker Kreutner, Abteilungsleiter CAM, HSC und Elektrodenfertigung und verweist auf die Grafitbearbeitung, die auf drei 5-achsigen Exeron HSC MP7 stattfindet, die dank Automatisierung für den mannlosen 24/7-Betrieb ausgelegt sind. „Deshalb spielt das Thema Prozesssicherheit für uns eine wichtige Rolle. Mit unseren Werkzeugen werden vorwiegend kleinere und sehr präzise Teile produziert, die zudem häufig im Sichtbereich liegen.“ Das stellt hohe Anforderungen an Genauigkeit und Oberflächenqualität, ebenso an Disziplinen wie konturnahe Kühlung und Entformbarkeit. Darum bewegen sich die Toleranzvorgaben in Bahlingen bei der Bearbeitung von Elektroden im Bereich von 0,005 mm.

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Foto: Moldino Elektrodenfertigung mit Kugelfräser: Vom 3D-CAD-Solid abgeleitet und konstruiert werden die Elektroden mit Visi, die Fräsprogramme für die Elektroden entstehen mit Powermill.

Alternative Fertigungsstrategien in der Elektrodenfertigung

Bei der Hartbearbeitung setzt Braunform in Volker Kreutners Abteilung bereits seit vielen Jahren die qualitativ in der oberen Klasse angesiedelten Werkzeuge von Moldino ein. Die Erfahrungen mit den Werkzeugen des japanischen Herstellers sind ausschließlich positiv. Nun kam Moldino Tool Engineering Europe auch beim Grafitfräsen ins Spiel. Anhand konkreter Elektroden erfolgten Ist-Analysen und hierfür wurden alternative Fertigungsstrategien entwickelt, die auch Wirtschaftlichkeitsberechnungen beinhalten sollten. Dafür sind mehrere Elektroden ausgewählt worden, die das Bauteilspektrum von Braunform in etwa abbilden. Zu den Testobjekten zählte unter anderem eine Elektrode für die Abdeckung eines Rasierers mit einer Toleranzvorgabe von +/- 0,005 mm. Nach einigen Tagen, in denen die Ist-Prozesse aufgenommen wurden, um das Optimierungspotenzial benennen zu können, standen ca. 20 % als mögliche Zeitersparnis im Raum. Mit Blick auf die Elektrode für die Rasiererabdeckung startete man anschließend bereits beim Schruppen mit kleineren Werkzeugen. Dabei handelte es sich um einen zweischneidigen 2-mm-Kugelfräser der D-EPDB-Reihe. So dauerte das Schruppen zwar etwas länger, es blieb dafür aber weniger Restmaterial übrig, was bei der Restmaterialbearbeitung deutlich Zeit sparte. Geschruppt wurde gegenüber früher mit einer deutlich höheren Seiten- und Tiefenzustellung (ae und ap). Das Restmaterial wurde dann mit einem möglichst kleinen Werkzeugdurchmesser – 0,4 mm – aus den Ecken herausgeholt. Diese Strategie hatte zudem den Vorteil, dass man bei den Schruppaufmaßen deutlich näher an die Endkontur herangefahren ist. Beim Schlichten wurde zunächst ein Kugelfräser mit 0,4 mm Durchmesser und 4 mm Länge verwendet, anschließend noch ein 0,3-mm-Kugelfräser. Außerdem sind größere Schritte gefahren worden, was hauptsächlich durch höhere seitliche Zustellung (ae) erreicht wurde. Da mit demselben Werkzeug viele Bereiche gefräst worden sind, benötigte man für die Konturen der kompletten Elektrode insgesamt nur vier Kugelfräser der D-EPDB-Reihe von Moldino. 

Mit Kugelfräser weniger Restmaterial beim Schruppen

Das Ergebnis übertraf alle Erwartungen. So konnte man die Bearbeitungszeit bei dieser Elektrode mit den neuen Strategien und den D-EPDB-Kugelfräsern erheblich senken. Die Zeitersparnis wurde im Wesentlichen dadurch erzielt, dass nach dem Schruppen jetzt deutlich weniger Restmaterial zu entfernen ist. Zudem hat es ein Plus bei der Genauigkeit und Oberflächenqualität gegeben, was auch auf die sehr hohe Geometriegenauigkeit bei den Werkzeugen von Moldino zurückzuführen ist. Die Genauigkeit an der Kugel hat Einfluss auf das Bearbeitungsergebnis, was ganz entscheidend ist. Wenn die Fräser zu große Toleranzen haben, sieht man das hinterher am Fräsbild auf der Elektrodenoberfläche. Hier sind die Badener im Vergleich zu den Vorgängerwerkzeugen ebenfalls besser geworden. Trotz dieser Vorteile war an den Schneiden der D-EPDB-Kugelfräser erst nach fünf Stunden geringer Verschleiß erkennbar. Die Schneiden des zuvor eingesetzten Werkzeugs waren bereits nach drei Stunden weitgehend unbrauchbar.

6.500 Stunden weniger Bearbeitungszeit pro Jahr

Dies war dann die Initialzündung für die komplette Umstellung der Grafitbearbeitung auf Moldino Tool Engineering Europe, was sich auch positiv auf die Fertigungskosten beim Grafitfräsen auswirkt. Die Wirtschaftlichkeitsberechnungen, die auf Basis der bisherigen und der neuen Werte für jede einzelne Elektrode erstellt wurden, überzeugen ebenfalls: „Mit allen drei Maschinen erreichen wir alleine durch die erheblich gesunkenen Fertigungszeiten eine jährliche Ersparnis von rund 6.500 Stunden, was einer freien Kapazität von etwa 11 Monaten entspricht“, fasst Volker Kreutner zusammen. „Zudem haben wir durch die Umstellung auf Moldino Tool Engineering Europe und dank der neuen Strategien bessere Oberflächen und so gut wie keine Nacharbeit mehr.“

ak

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Foto: Braunform Mit den Kugelfräsern von Moldino konnte Braunform die Bearbeitungszeit in der Elektrodenfertigung deutlich senken. Im Portfolio hat Braunform u.a. Mehrkomponentenwerkzeuge.
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Foto: Hofmann &Vratny

Präzisionswerkzeuge

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Die neuen Fräser der EXN1-Serie von Hofmann & Vratny halbieren die Bearbeitungszeit von NE-Werkstoffen. 

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Foto: Zecha

Präzisionswerkzeuge

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Hauff, Proform und Zecha bündeln ihre Expertise in der Fertigung von Graphitelektroden. Eine wichtige Rolle dabei spielen die Torusfräser von Zecha. 

Foto: Hommel Gruppe

Werkzeugmaschinen

Bearbeitungszeit um weitere 70 % gesenkt

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Foto: Hufschmied

Zerspanungswerkzeuge

Dieser Kugelfräser schruppt und schlichtet HRC72

Beim Fräsen einer Formplatte aus Kaltarbeitsstahl testete Fischer Nachfolger einen neuen Werkzeughersteller. Der überzeugte - nicht nur mit dem Kugelfräser.