Werkzeug geschrumpft – Zerspanleistung gesteigert

Die Münsteraner NBF GmbH, spezialisiert auf Prototypen und Kleinserien für Hightech-Unternehmen, konnte mit Schrumpfaufnahmen von Haimer deutliche Verbesserungen hinsichtlich Schnittwerten und Oberflächengüten erzielen. Zudem lassen sich die zahlreich erforderlichen Werkzeugwechsel durch ein passendes Schrumpfgerät einfach und schnell vornehmen.

Norbert Bücker ist ein Feinmechanikermeister vom alten Schlag, wie er selbst gerne sagt. Mehr als 20 Jahre hat er an der Universität Münster maßgeschneiderte Geräte für Forschung und Entwicklung konstruiert und gebaut. Dort erlebte er, wie aus der Uni heraus Startup-Unternehmen entstanden, die größte Schwierigkeiten hatten, ihre Ideen umzusetzen. Der Grund: Es fand sich keiner, der ihre Hightech-Geräte hätte herstellen können.

Dem setzte Bücker mit seinem 1988 gegründeten Unternehmen ein Ende. Die NBF – Norbert Bücker GmbH & Co. KG in Münster-Roxel (D) – ist auf solche High-End-Produkte spezialisiert und bietet jungen Unternehmen neben der hochpräzisen Produktion mechatronischer Geräte zudem ein Komplettpaket. „Entwicklung, Konstruktion, technischer Support – und wenn ein Industriedesigner gebraucht wird, bringen wir den auch noch mit“, sagt Bücker. Zu den Kunden zählen inzwischen nicht nur besagte Startups, sondern auch Weltkonzerne. Medizintechnik, Nuklearmedizin, Licht- und Elektronenmikroskopie, Nano- und Biotechnologie sind typische Arbeitsfelder für NBF. „Wir arbeiten auf Zuruf – schnell und sehr flexibel“, nennt Bücker eine weitere Stärke seines Teams.

Für seine Kunden möchte Bücker nicht das günstigste, sondern stets das beste Ergebnis erzielen. Nach dieser Regel geht er auch beim Einkauf seiner Produktionsausstattung vor: „Man kann natürlich bei einem preiswerteren Anbieter kaufen und hoffen, dass die Qualität ausreicht. Aber wer High-End-Produkte erzeugen will, braucht auch Spitzentechnologie in der Fertigung. Die hat ihren Preis, aber sie macht sich in der Regel bezahlt.“

Als vor eineinhalb Jahren der Kauf eines Fünf-Achs-Bearbeitungszentrums anstand und mit einer Hermle C 42 die geeignete Maschine gefunden war, planten die Verantwortlichen, auch das Werkzeugspannsystem durchgehend zu optimieren. Denn die bisher verwendeten Futter wiesen zu große Schwächen hinsichtlich Unwucht und Störkonturen auf.

Hervorragender Rundlauf.

Nach einer umfangreichen Technologie- und Marktrecherche stießen Norbert Bücker und sein Assistent Mark Harleman auf die Werkzeug-Schrumpftechnik – und im Speziellen auf Schrumpfaufnahmen und das Power Clamp Comfort NG Schrumpfgerät der Haimer GmbH, Igenhausen, seit Jahren europäischer Marktführer im Bereich Werkzeugspanntechnik.

„Andere Unternehmen behaupten auch, die besten Geräte zu haben“, war Mark Harleman zunächst skeptisch. „Doch Haimer hat uns überzeugt. Wir bekamen Schrumpfgerät und -aufnahmen, um sie im Alltag auf Herz und Nieren zu testen. Andere Anbieter hatten eine solche Probezeit abgelehnt.“ Da NBF beabsichtigte, sein komplettes Aufnahmesystem umzustellen, war Bücker und Harleman an einem Praxistest viel gelegen: „Allein auf Basis von Hörensagen und Versprechungen eines Vertreters wollten wir eine solche Richtungsentscheidung nicht treffen.“ Thorsten Achter, Vertriebstechniker bei Haimer, kam da seinen potenziellen Kunden gerne entgegen: „Ich war mir sicher, dass unsere Produkte und unser Service überzeugen.“

Messplatz: Da die Schrumpftechnik von Haimer die Unwucht auf ein Minimum reduziert, sind auch die Standzeiten der Werkzeuge gestiegen.
Messplatz: Da die Schrumpftechnik von Haimer die Unwucht auf ein Minimum reduziert, sind auch die Standzeiten der Werkzeuge gestiegen.

Dazu stehen Mark Harleman und seine Kollegen nach eineinhalb Jahren Erfahrung mit der Haimer-Technik mehr denn je. „Bis heute haben wir nichts Besseres gesehen“; sagt der Maschinenbauingenieur. Rund 100 Schrumpfaufnahmen hat NBF inzwischen im Einsatz. Nicht nur das neue Fünf-Achs-Bearbeitungszentrum ist damit optimal bestückt, auch die bereits zuvor vorhandenen Maschinen arbeiten jetzt mit größerer Leistung. „Wir erreichen eine ungleich bessere Rundlaufgenauigkeit. Daher können wir mit höheren Schnittwerten arbeiten. Wir erzielen bessere Oberflächenqualitäten und auch längere Werkzeugstandzeiten“, erläutert Harleman. „Zudem sparen wir Zeit beim Werkzeugwechsel.“ Effekte, die für NBF tagtäglich spürbar sind, sich allerdings kaum beziffern lassen. Denn wegen der ständig wechselnden Bearbeitungsaufgaben sind quantitative Vergleiche kaum machbar. Zudem hat NBF etwa zeitgleich auch das CAM-Modul „iMachining“ eingeführt, was einen Vorher-Nachher-Vergleich weiter erschwert. Gerade für die produktivitätssteigernde Technologie der trochoidalen Fräsbearbeitung bietet Haimer mit seinem Safe-Lock System Sicherheit und Komfort: Durch die Erzeugung von trochoidalen Werkzeugbahnen kann bis zu dreimal schneller und tiefer gefräst werden. Allerdings steigt dabei auch die Gefahr, dass das Werkzeug ausgezogen wird. Denn durch die kleinen Bewegungen mit großer Eingriffstiefe beziehungsweise schnellen Bewegungen über die komplette Schneidenlänge hinweg entstehen hohe Axialkräfte, so dass die Anwender für eine sichere Werkzeugspannung sorgen müssen. Safe-Lock schafft hier maximale Sicherheit bei höchster Rundlaufgenauigkeit.

Fräsleistung gesteigert: Dank der hohen Laufruhe, die mit Schrumpfaufnahmen erreicht wird, konnte NBF die Drehzahlen und die Bearbeitungsgeschwindigkeit steigern.
Fräsleistung gesteigert: Dank der hohen Laufruhe, die mit Schrumpfaufnahmen erreicht wird, konnte NBF die Drehzahlen und die Bearbeitungsgeschwindigkeit steigern.

Hohe Zerspanleistung.

Bei NBF ist genau der Faktor Rundlaufgenauigkeit für die höhere Zerspanleistung verantwortlich. Schrumpffutter erreichen eine Genauigkeit, die mit keinem anderen Werkzeugspannverfahren erzielt werden kann. Sie resultiert aus dem rotationssymmetrischen Spannkörper, der ohne zusätzliche Elemente wie Zangen und Spannschrauben auskommt. Haimer setzt mit seinen Qualitätsprodukten diesbezüglich ganz besondere Marken: Der Marktführer gewährleistet für all seine Schrumpffutter, auch die Standardausführungen, dass sie aus hochwarmfestem Spezialstahl gefertigt und feingewuchtet sind (auf G2.5 bei 25.000 U/min beziehungsweise <1gmm Restunwucht). „Die funktionalen Oberflächen sind extrem genau verarbeitet und die Kegeltoleranzen weit präziser erzeugt, als von den einschlägigen Normen gefordert“, ergänzt Thorsten Achter.

Mark Harleman lobt die große Auswahl an verschiedenen Ausführungen, die Haimer bei seinen Schrumpffuttern bietet. Denn je nach Bearbeitungsaufgabe spielen unterschiedliche Kriterien eine wichtige Rolle. Er erklärt: „In der Feinmechanik sind die Platzverhältnisse oft beengt, so dass die schlanke Bauweise der Haimer Standard oder Mini Shrink Schrumpfaufnahmen klare Vorteile bietet.“

Für Hochgeschwindigkeits- oder Hochpräzisions-Fräsanwendungen eignen sich speziell die Power Shrink Chucks. Deren patentiertes Design kombiniert eine geringe Neigung zu Vibrationen mit einer hohen Steifigkeit und schlankem Design an der Spitze. Diese besondere Konstruktion ermöglicht es dem Bearbeiter, die Schnitttiefe und die Vorschübe zu erhöhen und so ein größeres Zeitspanvolumen bei sehr guten Oberflächen zu erreichen.

Für die Schwerzerspanung mit großen Werkzeugdurchmessern sind die Haimer Heavy Duty Shrink Chucks konzipiert, die sich durch eine erhöhte Wandstärke im Spannbereich, einer extrem steifen Außenkontur und patentierten Dehnungsnuten in der Spannbohrung auszeichnen. So kommen hohe Spannkräfte zustande, die sich mit denen von Kraftspannfuttern vergleichen lassen.

So kann NBF mit den Schrumpfaufnahmen von Haimer in Kombination mit dem iMachining auch in die Schwerzerspanung vordringen. „Im Zusammenwirken mit dem CAM-Modul iMachining können wir dadurch sogar hochfesten Edelstahl mit einem 20-mm-Fräser, bei einer Eingriffstiefe ap von 37 mm, zerspanen, ohne dass er aus der Schrumpfaufnahme gezogen wird“, betont Harleman.

Einfach, schnell und sicher.

Für die Zeiteinsparung beim Rüsten  der Werkzeuge sind ganz wesentlich die Haimer Spulentechnik New Generation (NG) und die leistungsfähige Kühlung verantwortlich. Die Basis des bei NBF eingesetzten Geräts bildet eine verstellbare Spule, die sich in Länge und Durchmesser dem Futter anpasst. „Die Universalspule ist genau das, was wir brauchen. Sie bietet niemand außer Haimer“, sagt Harleman und ergänzt: „Wir müssen zur Anpassung an unterschiedlich große Aufnahmen keine Ferritscheiben austauschen, die Aufnahmen und deren Konturen werden automatisch erkannt – und der Mitarbeiter vor möglicherweise falsch eingestellten Parametern gewarnt. Das Fehlerrisiko ist also minimiert.“ Da NBF zum einen häufig die Werkzeuge wechseln muss und jeder Mitarbeiter die Wechsel selbst durchführt, ist das ein entscheidender Punkt. „Einfach, schnell, sicher, für jeden Anwender in der Produktion leicht zu bedienen“, fasst Harlemann wichtige Vorteile des Systems zusammen.

Durch die Anpassung an das Futter sorgt die verstellbare Spule für die gezielte Erwärmung allein des Spannbereichs, was die Zeiten für Erwärmung und Abkühlung deutlich verkürzt. Die sehr schnelle Abkühlung nach dem Schrumpfvorgang gewährleistet Haimer per Kontaktkühlung. Passgenaue Kühlkörper für unterschiedlich große Außendurchmesser sorgen dafür, dass eine möglichst große Kontaktfläche entsteht und Wärme über einen Wasserkreislauf schnell abtransportiert wird. So kann die Werkzeugaufnahme je nach Werkzeugdurchmesser schon nach 30 bis 45 Sekunden entnommen und wieder eingesetzt werden.

www.haimer.com


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