Effizienzpotenzial Hochvorschubfräsen

High Speed Cutting ist gut, aber in vielen Fällen ist Hochvorschubfräsen besser! Denn während sich das HSC-Fräsen eher auf die Bearbeitung geringer Aufmasse und Volumen-Zerspanung bei Leichtmetallen fokussiert, geht es mit dem Hochvorschubfräsen gerade auch in Stahlwerkstoffen buchstäblich in die Vollen.

Visions become real lautet der Leitspruch der Unternehmensgruppe Hahn Automation GmbH in Rheinböllen, die sich mit der Entwicklung, Produktion, Installation und dem Service von Spezialmaschinen, Handlingsystemen und Roboteranlagen befasst. Gegründet im Jahr 1992, hat sich aus dem kleinen Garagenbetrieb von damals eine nunmehr weltweit tätige Unternehmensgruppe mit rund 300 Beschäftigten entwickelt. Hahn Automation gibt es heute an insgesamt sieben Standorten in Deutschland, USA, Türkei, Schweiz, China und Costa Rica. ‚Visions become real‘ bezieht sich somit einerseits auf die Ausrichtung als internationaler Hersteller und Lieferant, andererseits auf das kontinuierliche Wachstum. Zum anderen trifft der Leitspruch jedoch besonders auf die Komplettlösungen von Hahn Automation zu, indem man sich bevorzugt komplexen Produktions- und Montageprozessen widmet und dafür Hochleistungssysteme in Gestalt von Spezialmaschinen, Vorrichtungen und eben Roboteranlagen realisiert. Wobei der Begriff Realisierung hier ebenfalls ein besonderes Gewicht erhält, da man, im Gegensatz zu anderen Spezialmaschinen- und Anlagenbauern, sehr viel Wert auf eine möglichst hohe Fertigungstiefe legt. Das war zwar nicht immer so, jedoch kristallisierte sich mit dem Wandel vom klassischen Spezialmaschinenbau zum Technologiepartner mit Systemlösungs- Kompetenz immer mehr heraus, dass sich die Fremdfertigung bezüglich Flexibilität, schneller Reaktion auf Kundenwünsche und Anpassungen, Termintreue und nicht zuletzt auch in Bezug auf die Wertschöpfung und damit Kalkulationsspielräume des Öfteren als arger Hemmschuh erwies. Folgerichtig wurde mit dem Wachstum und der Ausweitung der Betätigungsfelder auch eine Abteilung Mechanische Fertigung installiert und in dieser sind heute etwa 30 qualifizierte Mitarbeiter tätig.

Selber machen macht stark!

Dazu sagte Michael Eckes, verantwortlich für die Suche nach neuen Fertigungslösungen und Leiter der Ausbildung bei Hahn Automation: „Wir haben seit etwa zehn Jahren unsere mechanische Fertigung kontinuierlich so ausgebaut, dass wir mittlerweile bis zu einer Größe von 3000 x 2000mm fast alle Fertigungsteile für Spezialmaschinen, Vorrichtungen und Roboteranlagen selbst herstellen können. Damit sind wir weitgehend autark und erzielen auch eine gute Wertschöpfung. Zumal es sich oft um hochpräzise Know-how-Teile handelt, die wir schon aus Qualitätsgründen nicht außer Haus geben wollen. Wir arbeiten dreischichtig und können damit unsere Kollegen in Montage und Service sehr flexibel und tatkräftig unterstützen. Somit ist es möglich, knappe Bau- und Liefertermine, die für den Anlagenbau zwischen 16 und 24 Wochen liegen, abzugeben und einzuhalten, was in unserem Geschäft zu einem wichtigem Wettbewerbsfaktor geworden ist“. Die Leistungsfähigkeit des ‚internen Dienstleisters‘ Mechanische Fertigung basiert vor allem auf qualifiziertem Personal und einem modernen Maschinenpark. Im Bereich Fräsen, welches den wichtigsten Bearbeitungspart darstellt, 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 Michael Eckes einen der Erfolgsfaktoren, weshalb er an die Werkzeuglieferanten auch entsprechend hohe Anforderungen richtet: „Wir bearbeiten pro 24-Stunden-Tag rund 200 Aufträge mit 100 unterschiedlichen Werkstücken. Dabei kommt es speziell in der dritten, mannarmen Schicht auf eine hohe Prozesssicherheit an, so dass die Zerspanwerkzeuge gleich mehrfach gefordert sind. Aus diesem Grund arbeiten wir seit zehn Jahren gerne mit der Firma Iscar Germany GmbH zusammen und haben hier sehr gute Erfahrungen gemacht“. Dazu hat er ein wirklich eindrucksvolles Beispiel parat, das im Übrigen exemplarisch aufzeigt, was machbar ist, wenn man im Partnerteam ein kritisches Zerspanproblem angeht und wenn man bereit ist, neue (Frässtrategie-)Wege zu gehen.

Mit hohem Zerspanvolumen auch tiefe Kavitäten schruppen

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 WSP-/Schneidensatz) und zu lange Bearbeitungszeiten. Darüber hinaus konnte diese Bearbeitung nicht ohne Aufsicht durchgeführt werden. Gerd Hartmann, Beratung & Verkauf vor Ort sowie Lars Müllers, Anwendungstechnik & Beratung bei der Iscar Germany GmbH, 76275 Ettlingen, nahmen sich der Herausforderung an und stellten Michael Eckes und Kollegen als Fräseralternative das neue ‚Helido H600‘ Hochvorschubfrässystem vor. Und trafen damit ins Schwarze, wie sich nach wenigen Versuchen und Frästests herausstellte. Dazu meinte Gerd Hartmann: „Das war schon eine aus gleich mehreren Teilen bestehende Herausforderung, die wir im Team bewältigen konnten. Dabei muss der Kunde natürlich mitmachen und diesbezüglich stoßen wir bei Hahn Automation immer auf offene Ohren. Wir haben nun den Hochvorschubfräser FF FWX DO40-05-16-05 mit Durchmesser 40 mm und fünf Schneiden im Einsatz. Mit den Wendescheidplatten SE H600 WXCU 05T312T aus dem Schneidstoff IC830 sind wir in der Lage, das Werkstück mit nur einem Werkzeug komplett aus dem Vollen zu fräsen“. Die Performance des Hochvorschubfräsers gegenüber den beiden früher eingesetzten Fräserwerkzeugen ist enorm, denn die Zeit für die Schruppbearbeitung konnte um satte 50% reduziert werden. Außerdem verdreifachte sich die Standmenge, so dass jetzt mit einem WSP-/Schneidensatz drei Werkstücke prozesssicher zu bearbeiten sind. Dies wiederum erlaubt nun die geforderte mannarme bzw. mannlose Bearbeitung in der dritten Schicht.

Hochvorschubfräsen oder:‘Visions become real‘

Raimund Kühnau, Produktspezialist Fräsen bei der Iscar Germany GmbH, ergänzte die Ausführungen seiner Kollegen wie folgt: „Wir haben hier einen sehr guten und effizienten Hochvorschubfräser im Programm, mit dem sich in kurzer Zeit sehr viel Material abtragen lässt. Dies vor allem auch unter erschwerten Bedingungen wie etwa bei leistungsschwachen Maschinen, langer Werkzeug-Auskragung für tiefen Kavitäten und ähnlich kritischen Bearbeitungs- und Prozessbedingungen.

167 cm³/min statt 40

Im Fall Hahn Automation haben wir bei gleichem Durchmesser jetzt fünf statt sechs Schneiden, was, in Kombination mit weichschneidenden WSPs ein anderes Schneidverhalten mit sich bringt und andere Schnittparameter erlaubt. Die Schnittgeschwindigkeit ist jetzt 150 m/min anstatt früher 120, die Drehzahl beträgt jetzt 1193 U/min anstatt früher 954, und die Schnitttiefe ist jetzt nur noch 1,0 mm anstatt früher 2,5. Jedoch beträgt der Vorschub nun anstatt lediglich 0,1 mm/Zahn gewaltige 1,0 mm und der Tisch-Vorschub stieg von 572 mm auf 5965, was doch deutlich aufzeigt, was mit modernen Fräswerkzeugen selbst auf weniger leistungsfähigen Bearbeitungszentren ohne Qualitäts- und Maschinen-Beeinträchtigungen machbar ist“. Dies bestätigte ohne irgendeine Einschränkung auch Michael Eckes, der hinsichtlich der Gesamt-Performance sehr zufrieden ist: „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 Werkzeug- Wechselzeiten sowie die Hochvorschubbearbeitung schruppen wir jetzt in 72 Minuten drei Töpfe, wogegen wir früher für einen 85 Minuten benötigten und drei Schneidensätze verschlissen. Da der Hochvorschubfräser weichschneidend ausgelegt ist und die Kräfteeinleitung mehr axial in die Spindel erfolgt, kann diese Bearbeitung flexibel auf verschiedenen Maschinen durchgeführt werden. Alles in allem haben wir uns das so vorgestellt und Iscar hat es hervorragend gelöst“. Dazu ist eigentlich nichts mehr zu sagen, außer, dass der Leitspruch ‚Visions become real‘ auch bestens auf die Hochvorschubfräser-Lösung zutrifft.W

www.iscar.de

www.hahnautomation.com