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Komplexe Geometrien: Die muss ein Bildhauer Schritt für Schritt im Blick haben, wenn er aus dem rohen Block die Statue erschaffen will, die er vor dem geistigen Auge schon längst vor sich sieht. Ähnliches kann auch moderne Maschinentechnologie leisten – sei es, um die Form für ein komplexes medizinisches Implantat herzustellen oder für ein Scheinwerferbauteil für die Automobilindustrie.
Die Konturen des Produkts zu definieren, ist dabei immer noch die Aufgabe von Menschen. Aber erst moderne Fünf-Achs-Fräsmaschinen ermöglichen die produktive Bearbeitung, wie sie vor allem im Werkzeug- und Formenbau gefragt ist. Neben präzisen Maschinen und der Programmierung spielen die Werkzeuge eine große Rolle für die wirtschaftliche Fertigung.
Fräser mit unterschiedlichen Geometrien sind im Einsatz
Für die Herstellung eines Titan-Implantates beispielsweise setzt ein Anwender aus der Medizintechnik auf die DS-Titanfräser der Tübinger Paul Horn GmbH. Die Form des Implantates umfasst zahlreiche Freiformflächen. Sie weist etwa 20 verschiedene Radien auf und enthält viele, unter verschiedenen Winkeln angeordnete Hohlkehlen.
Um die komplexe Geometrie zu Fräsen, bietet Horn mit seinem Werkzeugportfolio und Know-how einige Lösungen. Zum Schruppen der Form kommt etwa ein Fräser mit 10 mm Durchmesser und einem Eckenradius von 0,2 mm in Frage. Er wird ergänzt durch einen weiteren Fräser mit 6 mm Durchmesser und 0,5 mm Eckenradius. Das Schlichten übernimmt ein Schaftfräser mit 1 mm Durchmesser.
Um weitere Arbeitsgänge auszuführen, sind eine ganze Reihe DS-Fräser mit Durchmessern zwischen 0,6 mm und 10 mm im Einsatz. Auch ein Kugelfräser mit 2 mm und ein Gewindefräser des Typs DCG mit drei Schneiden werden gebraucht. Das Werkzeug fräst das unter 35° geneigte, 8 mm tiefe Durchgangsgewinde M 3,5 x 0,5 in einem Durchgang.
Als höchst anspruchsvoll erwies sich das Fräsen zweier kegelförmiger Absätze. Ihr 43°-Kegel ist etwa 2 mm hoch und muss in einer geometrisch „perfekten“ Kegelspitze enden. Diese Forderungen konnte ein Mikrofräser im Schrupp- und Schlichtdurchgang erfüllen.
Eine Vielzahl an Fräswerkzeugen des Tübinger Herstellers führt auch beim Bearbeiten einer Scheinwerferform zu einem präzisen Ergebnis. Das Bauteil aus der Automotive-Industrie ist wegen seiner unterschiedlichen Flächen, Absätze und Radien eine echte Herausforderung. Zum Schruppen kommen unterschiedliche Hochvorschubfräser des Systems DAH 8 zum Einsatz. Beim Schlichten der Form setzen die Horn-Techniker auf verschiedene Varianten des Werkzeugsystems DS. Neben Kugelfräsern mit verschiedenen Durchmessern sind auch Kreissegmentfräser im Einsatz. Diese brauchen beim Abzeilen von Freiformflächen weniger Zustellungen als Kugel- oder Torusfräser, erreichen aber die gleiche Oberflächengüte. Dies macht sich insbesondere bei der Bearbeitungszeit bemerkbar.
Spritzgussform fräsen und dabei Vibrationen vermeiden
Ein anderes Bearbeitungsbeispiel, bei dem das Know-how im Werkzeug- und Formenbau gefragt war, ist das Fräsen einer Spritzgussform. Hier wird für das Schruppen der Freiformflächen ein Hochvorschubfräser mit 12 mm Durchmesser verwendet. Weil diese Fräser eine doppelte Radiusgeometrie haben, ist der Kraftfluss in axialer Richtung der Spindel begünstigt. In radialer Richtung treten dafür weniger Kräfte auf. Durch diese Geometrie lassen sich auch bei langen Werkzeugauskragungen hohe Vorschübe fahren, ohne dass Vibrationen im Werkzeug auftreten.
Wenn es darum geht, eine Form mit unterschiedlichen Kugelfräsern zu schlichten, beeinflussen drei Faktoren die Oberflächenqualität:
- Präzision des Werkzeugs,
- leistungsstarke CAM-Software für eine präzise Bearbeitung sowie
- Rundlaufgenauigkeit des Spannmittels.
Horn fertigt die Fräser-Radien mit einer Formabweichung von unter ± 5 µm. Wie wichtig die Präzision ist, zeigte sich beim Ansetzen unterschiedlicher Fräser an einer zu schlichtenden Form. Programmiert wurde diese mit einem 6 mm und einem 4 mm Kugelfräser. Das Resultat waren perfekt ineinander gehende Übergänge zwischen den einzelnen Formabschnitten. Dies ist insbesondere wichtig, wenn verschiedene Fräser an einem Formübergang die Schlichtbearbeitung ansetzen.
Insgesamt zeigt sich, dass das Werkzeugportfolio des Tübinger Herstellers für nahezu jede Anwendung beim Fräsen von Formen und Freiformflächen eine passende Lösung zu bieten hat.
Das bewährte Haltersystem mit stirn-seitiger Klemmung ist nun auch als Supermini-Set verfügbar(Bild: Horn/Sauermann)
Supermini-Set auf der Messe AMB
Ein neues Supermini-Set stellt die Paul Horn GmbH erstmals zur AMB 2022 in Stuttgart vor. Damit ist das bewährte Haltersystem mit stirnseitiger Klemmung nun auch als komplettes Set verfügbar.
Das Halter-Set besteht aus einem Rundschaftklemmhalter und drei unterschiedlichen Spannelementen. Diese eignen sich für die Schneidplattenhöhen des Supermini-Systems, 03, 04 und 05. Der Anwender kann den Durchmesser des Rundschaftklemmhalters aus sieben Varianten zwischen 10 mm und 28 mm auswählen. Die Spannung erfolgt bei dieser Haltervariante nicht über die Mantelfläche der Schneidplatte, sondern über einen stirnseitigen Spannkeil. Die so erzeugte höhere Halterkraft der Schneidplatte macht das Gesamtsystem steifer.
Durch die Spannung erhöht sich auch die Wiederholgenauigkeit beim Schneidplattenwechsel. Auch wird der Bauraum besser genutzt. Dies ist auf Langdrehmaschinen von Vorteil, da der Anwender den Schneideinsatz wechseln kann, ohne den Werkzeughalter auszubauen.
Paul Horn auf der Messe AMB:
Halle 1, Stand 1J10
Kontakt zum Hersteller:
Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH
Horn-Straße 1
72072 Tübingen
Tel.: +49 (0)7071-7004-0
E-Mail: info@phorn.de
