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Präzisionswerkzeuge

So schlichten Sie 85 % schneller!

Mit einem Werkzeugwechsel zum Fräsen von großen Werkzeugrahmen erreichte Koller eine neue Dimension des Schlichtens. Statt 100 reichen jetzt 15 Stunden.

von Harald Klieber

Auf der AMB können Sie ihn in Halle 3-D77 ansehen: die Kreissegementfräser, die derzeit voll im Trend liegen. „Hauptgrund ist, dass gegenüber Vollradius- und Kugelfräsern ein bis zu 9-fach höherer Zeilensprung erzielbar ist – und gleichzeitig viel bessere Oberflächengüten erreicht werden“, erklärt Harald Näcker, Anwendungstechniker bei der Hoffmann Group. Heißt also: 9 Bahnen eines Kugelfräsers erledigt ein Kreissegmentfräser, der auch Tonnenfräser genannt wird, mit einer Bahn – bei mindestens gleicher Oberflächengüte. Umgekehrt verspricht die Hoffmann Group bei gleichem Zeilensprung mit dem Tonnenfräser der Marke Garant eine bis zu 80-fach bessere Oberfläche.

Die Hoffmann Group nennt das Verfahren Parabolic Performance Cutting und das Werkzeug dazu Garant PPC-Fräser.

Einmalige 1.000 mm Wirkradius

Derzeit bietet die Hoffmann Group die PPC-Fräser offiziell im Katalog in vier Varianten an: gerade, tangentiale konische und stumpf-konische Form mit Schaftdurchmessern von 6, 10, 12 und 16 mm. Die konischen Varianten, die mit Anstellwinkeln 9, 18 und 27° gefahren werden, gibt es seit kurzem auch mit einem Wirkradius von 1.000 mm. „Wir haben eine große Auswahl an Werkzeugen mit der gleiche Radiuskontur aber verschiedenen Anstellwinkeln. Für die Programmierer beim Kunden ist das sehr komfortabel, weil sie flexibler programmieren können und noch mehr Einsatzstellen mit unseren Werkzeugen abdecken können. Das ist absolut einmalig.“, versichert Harald Näcker.

Der Anwender Koller Formenbau ist bereits seit vielen Jahren Kunde bei der Hoffmann Group. Als Markus Ferstl, Abteilungsleiter mechanische Bearbeitung/CAM, im Jahr 2017 auf der Suche nach einem Tonnenfräser zur Schlichtbearbeitung war, wurde er bei Hoffmann Group fündig.

Werkzeuge standen unmittelbar nach der Markteinführung auf der EMO bereit

„Wir wollten Mitte 2017 unsere Elektrodenfertigung optimieren und sind bei der Programmierung unserer CAM-Software auf die Kreissegementfräser gestoßen. Wir haben dann bei OpenMind, das ist der Softwarehersteller und einer unserer vier CAD/CAM-Partner, Empfehlungen für Kreissegmentfräser eingeholt und erfahren, dass die Hoffmann Group neuerdings solche Werkzeuge im Sortiment hat und auf der EMO 2017 erstmals vorstellen wird. Auf meine anschließende Anfrage bei mehreren Werkzeugherstellern reagierte dann auch nur die Hoffmann Group mit einem passenden Werkzeugangebot. Unmittelbar nach der Markteinführung der Garant PPC-Fräser auf der EMO stand uns Harald Näcker am darauf folgenden Montag bei ersten Fräsversuchen zur Seite“, erinnert sich Markus Ferstl. Zeit zum Ausprobieren gab es aber kaum. Koller brauchte im letzten September sämtliche verfügbaren Fräskapazitäten.

"Total überrascht, dass solche Leistungssprünge möglich sind"

„Nachdem unser Programmierpartner OpenMind und die Hoffmann Group uns zugesichert hatten, dass das Fräsen unserer Werkzeugrahmen und Formplatten mit den PPC-Fräsern funktionieren würde, haben wir zum Schlichten der Regelflächen ausschließlich die PPC-Fräser eingesetzt. Und was soll ich sagen: Es hat sehr gut funktioniert. Dass es so gut funktioniert, hätten wir nicht für möglich gehalten. Wir waren total überrascht, dass heutzutage noch solche Leistungssprünge möglich sind.“ Denn nicht nur die Fräsgeschwindigkeit war revolutionär, sondern auch die Maßhaltigkeit lieferte Markus Ferstl völlig neue Ansatzpunkte. Während die anderen Werkzeuge Toleranzen von bis zu 3/100 mm hatten, überzeugte der neue PPC-Fräser durchgängig mit Abweichungen von unter 1/100 mm. Das war nicht immer so: „Bei früheren Fräsversuchen mussten wir immer wieder feststellen, dass die Fräser anderer Hersteller digital falsch gezeichnet und abgebildet waren. Werkzeug und Software passten nicht zusammen“, erklärt Markus Ferstl die Startschwierigkeiten, die es aber mit der Hoffmann Group und OpenMind nicht gab. „Bei Tonnenfräsern ist es generell schwierig, überhaupt den ersten Kontaktpunkt von Schneide und Bauteil zu bestimmen“, so Näcker. „Bei dieser komplexen Technologie muss man einfach den Berechnungen der Software vertrauen. Deshalb ist es umso wichtiger, dass nicht nur die CAD/CAM-Spezialisten, sondern auch die Werkzeughersteller ihre Hausaufgaben sehr sauber erledigen und aufeinander abstimmen. Zwingend notwendig ist dabei, dass die digital bereitgestellten Werkzeugdaten zu 100% mit den realen Geometriedaten der Fräser übereinstimmen“, betont Harald Näcker.

Spezielle Stirngeometrie, Kantenverrundung

Mit OpenMind hatte die Hoffmann Group sehr erfahrene 5-Achs-Simultanfräs-Experten als Partner an der Seite, die nach Angaben von Harald Näcker auch umgehend die Zyklen für die neuen Garant PPC-Fräser mit 1.000er Wirkkreis programmieren konnten. „Wir waren die einzigen, die dieses Paket mit dieser Präzision in der Software und dem dazu gehörenden Werkzeug mit 1.000er Wirkkreis lieferten. Die Tonnenfräser haben aber nicht nur einen größeren Wirkkreis, sondern auch eine ganz spezielle, eben eine von der Hoffmann Group optimierte Geometrie, die Sie so am Markt kein zweites Mal finden“, unterstreicht Harald Näcker die besonderen Merkmale der High-End-Produktserien von Garant. In dieser Liga spielen auch die PPC-Fräser, die viele kleine Unterschiede von der Stirngeometrie bis zur eigens designten Kantenverrundung aufweisen. „Was letztlich mit unseren PPC-Tonnenfräsern erreichbar ist, kann aber am besten der Zerspaner beurteilen“, verweist Harald Näcker auf das Resümee von Markus Ferstl.

"Mehr muss man nicht sagen"

„Zwei Zahlen sprechen da Bände: Mit dem Kugelfräser brauchten wir durchschnittlich 100 Stunden zum Finishen unserer Werkzeugrahmen. Mit dem Garant PPC-Fräser machen wir das jetzt in rund 15 Stunden – ohne dann noch die Oberflächen nacharbeiten zu müssen. Mehr muss man dazu nicht sagen.“ Den ‚Engpass‘ Schlichten hat Markus Ferstl damit für einige Zeit aus der Welt geschafft.

5-Achs-Simultan ist schön – 2- und 3-achsig ist effektiver

Erfreulich sei dabei auch das sehr vereinfachte Programmieren mit der OpenMind-Software. „Die Bedienung ist wirklich sehr einfach, was das Programmieren der Regelflächen sehr erleichtert. Und das ist wichtig. Denn wir haben an manchen Bauteilen rund 80% Regelflächen, die wir in unseren Maschinen aber prinzipiell nur in 2D bearbeiten. Das reicht.“ 5-Achs-Simultan fräsen ist nach Erfahrung von Markus Ferstl zwar schön, würde aber bedeuten, dass sich vor allem der Kopf und die Maschine und am allerwenigsten das Werkzeug bewegt. „Natürlich fahren wir den PPC-Fräser in angestellter Position. Wir klemmen dabei aber zwei Achsen ab und verfahren nur mit X, Y und Z beim Abzeilen der Regelflächen – das bringt noch mehr Ruhe in den Prozess und schont auch die Maschinen für die absolut nötigen 5-Achs-Prozesse.“ Weil so die Maschinen, wie eine Trimill-5-Achs-Gantry in erster Linie nur konstante Massen beschleunigen müssen, erklärt Markus Ferstl, erreicht Koller mit den PPC-Fräsern Standzeiten von bis zu 6 Stunden. Für das Schlichten einer Form werden jetzt 2 anstatt 4 Werkzeuge benötigt, und auch die Oberflächen sind qualitativ hochwertiger.

Schnittdruck und Klemmkraft im Auge behalten

„Unterm Strich ist der Effekt mit dem 1.000er Wirkkreis enorm. Solche Technologiesprünge braucht Deutschland immer wieder, um konkurrenzfähig zu bleiben. Die Technologie ist so atemberaubend wie einfach.“ Dennoch sieht Markus Ferstl die Tonnenfräser-Technologie als weitgehend ausgereizt an, denn noch größere Kreissegementfräser mit noch größeren Wirkradien würden aus seiner Sicht einen höheren Schnittdruck erzeugen und einer höheren Klemmkraft im Spindelkopf bedürfen, was gegebenenfalls die Wartungsintervalle der Maschinen verkürzen könnte. „Die Spindelbelastung muss man im Auge haben. Die Werkzeuge sind aber phänomenal, der Preis mit rund 200 Euro pro Stück auf jeden Fall gerechtfertigt. Die freigewordenen Maschinenkapazitäten nutzen wir bereits sehr intensiv. Deshalb laufen die PPC-Fräser mittlerweile auf allen Maschinen bei uns, und wir werden sie nächstes Jahr auch in unserem neuen Werk in China einsetzen“, betont Markus Ferstl. Koller Formenbau wird im Jahr 2019 eine neue Produktionsstätte in China eröffnen, um seine chinesischen Kunden noch besser zu bedienen. Auf rund 14.000 Quadratmetern entsteht derzeit in Nanjing eine hochmoderne Fabrik für klassischen Werkzeugbau sowie für die Produktion von Leichtbau- und Kunststoffteilen. Die beiden Produktionsstandorte in China und Deutschland werden vor allem bei der Erfüllung von Großaufträgen eng zusammenarbeiten, und von diesem Plus an Flexibilität sollen Kunden weltweit profitieren.

Nächste PPC-Generation auf der AMB

Dass sich die Kreissegmentfräser noch weiterentwickeln lassen, wird die Hoffmann Group auf der AMB im September beweisen, verspricht Harald Näcker: „In Stuttgart werden wir auf jeden Fall unser ganzes PPC-Programm mit den geraden, tangentialen konischen und stumpf-konischen Fräsern zeigen. Highlight wird sicherlich die Ergänzung der Familie der PPC-Fräser um die Varianten für die Aluminiumbearbeitung sein. Als Ausblick werden wir Tonnenfräser in noch mehr Varianten und für weitere zu bearbeitende Materialien bringen. Grundsätzlich sind wir in der Lage, auch kurzfristig auf spezielle Kundenwünsche einzugehen und Sonderlösungen mit veränderten Durchmessern und Radien gemeinsam mit dem Kunden zu entwickeln.“

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