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Dynamisches Fräsen: Walter unterstützt bei der Einführung und Optimierung

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Vor einigen Jahren war das dynamische Fräsen noch ein eher seltenes

Dynamisches Fräsen hat an Bedeutung gewonnen. Damit lassen sich  Prozesssicherheit erhöhen und signifikante Produktivitätssteigerungen erzielen. Allerdings muss hierbei der gesamte Zerspanungsprozess betrachtet werden: vom Werkstück über das CAD/CAM-System und die Maschine bis hin zum Werkzeug. Unterstützung und Beratung finden Unternehmen bei Werkzeugspezialisten
wie der Walter AG.

Immer schneller, immer kostengünstiger. Unter diesem Druck stehen besonders die vielen Zulieferer unterschiedlicher Branchen. An der Qualität des Produktes soll sich dennoch nichts ändern, im Gegenteil: In vielen Bereichen steigen die Ansprüche an die Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit. In gleichem Maß steigen die Anforderungen an die Prozesssicherheit an. Hinzu kommt ein stetig wachsender Bedarf an Werkstoffen, die besonders leicht oder hitzefest sind. Damit wächst auch der Anteil an Materialien der Werkstoffgruppen ISO M und ISO S. Werkstoffe, die aufgrund eben dieser Eigenschaften oft schwer zerspanbar sind.

Auch die Größe der Werkstücke beeinflusst die Prozesssicherheit: Im Flugzeug- und im Turbinenbau sind Werkstücke mit großen Dimensionen der Normalfall; bei der Zerspanung bedeuten sie eine Herausforderung an die Stabilität – und damit an die Prozesssicherheit. Eine exzellente Lösung für maximale Prozesssicherheit, bei gleichzeitig mehr Produktivität, ist  dynamisches Fräsen. Immer mehr Metallunternehmen setzen deshalb darauf.

High Performance Cutting versus High Dynamic Cutting.

Der direkte Vergleich der Fräserbewegung beim High Performance Cutting und beim High Dynamic Cutting zeigt: Das HDCFräsen vermeidet Leerwege (bei großen axialen Schnitttiefen ap) und reduziert so deutlich die Bearbeitungszeit.

Die Hauptunterschiede zwischen konventionellem „High Performance Cutting“ (HPC) und „High Dynamic Cutting“ (HDC) liegen in der Bewegung des Fräsers – und in den Kräften, die dabei entstehen: Beim HPC-Fräsen bewegt sich das Fräswerkzeug mit relativ geringen Schnitttiefen. Beim HDC-Fräsen passt die CAD/CAM-Steuerung die Bahnen, die das Werkzeug bei der Bearbeitung beschreibt, der Werkstückform an. Dies verhindert Leerwege oder verkürzt sie zumindest. Die Schnitttiefe beim HDC-Fräsen ist hingegen deutlich höher als beim HPC. Der Eingriffswinkel ist beim HPC-Fräsen üblicherweise sehr groß. Entsprechend hoch sind Kräfte, die dabei auftreten, was wiederum schnell zu Verschleißerscheinungen am Werkzeug und an der Maschinenspindel führt.

Im Gegensatz dazu zeichnet sich das dynamische Fräsen durch hohe Prozessstabilität und Standzeiten aus. Der Eingriffswinkel wird beim HDC meist gering gewählt. Auch die Kräfte, die auf Werkzeug und Maschine wirken, sind deshalb viel geringer als beim HPC. Höhere Schnittparameter, weniger Leerwege und mehr Prozessstabilität ergeben ein klar höheres Zeitspanvolumen des HDC-Fräsens im Vergleich zum HPC.

Die vier Bausteine des dynamischen Fräsens.

„Das dynamische Fräsen ist ein relativ komplexes Verfahren. Denn alle Komponenten müssen aufeinander
abgestimmt sein.“ Philipp Binder,
Produktmanager VHM-Fräser, Walter AG.

Das eingesetzte Fräswerkzeug, die Maschine, das CAD/CAM-System und das Werkstück selbst sind die Eckpfeiler der dynamischen Frässtrategie. Nur wenn alle vier Faktoren optimal aufeinander abgestimmt sind, lässt sich die Strategie anwenden – und die Prozesssicherheit und Wirtschaftlichkeit (Zeitspanvolumen) optimieren. Die Schnittwerte, sprich: die maximal zulässige, radiale Schnittbreite (ae) und der Eingriffswinkel (φs), werden durch den Werkstoff bestimmt.

Die Werkstückgeometrie wiederum ist maßgeblich für die Schneidenlänge (Lc), den Werkzeugdurchmesser
(Dc) und die Frässtrategie. Die CAD/CAM-Software berechnet alle wichtigen Parameter wie Fräsrichtung, optimale Bahnführung, Einhaltung des definierten maximalen Eingriffswinkels (φs) sowie die mittlere Spandicke (hm) – und passt sie gegebenenfalls an die Anwendung an. Die Fräsmaschine ist „dynamisch”, wenn sie ein hohes Beschleunigungsvermögen in engen Kurven besitzt und kurze Rechen- beziehungsweise Schaltzeiten sowie einen breiten Drehzahlbereich aufweist. Das Werkzeug selbst wird anhand der Bearbeitung und gemäß den Parametern, die der Werkstoff vorgibt, ausgewählt. Werkzeuge wie die Walter VHM Fräserfamilie MD133 Supreme beispielsweise sind speziell für die Anforderungen des dynamischen Fräsens ausgelegt. Komplex, beratungsintensiv – hoch effizient. Philipp Binder, Produktmanager VHM-Fräsen bei der Walter AG, beschreibt die Frässtrategie so:

„Das dynamische Fräsen ist ein relativ komplexes Verfahren. Denn alle Komponenten müssen aufeinander abgestimmt sein. Nur dann lassen sich mögliche Effizienzpotenziale auch tatsächlich nutzen. Viele Unternehmen, die die Strategie einsetzen wollen, benötigen dafür noch unseren Support.“

Als Werkzeugspezialist will Walter seine Kunden bei der Einführung und Optimierung ihres dynamischen Fräsprozesses unterstützen. „Deswegen“, so Binder, „arbeiten wir eng mit CAD/CAM-System-Anbietern zusammen. Wo dies gewünscht wird, auch gemeinsam beim Kunden vor Ort.” Mit „Walter GPS“ hilft den Kunden noch ein weiteres Instrument bei ihren Entscheidungen für die optimale Frässtrategie: Das Software-Tool „navigiert“ den Anwender zur wirtschaftlichsten Bearbeitungslösung, inklusive Werkzeug- und Schnittdatenempfehlung.


Quelle: Walter AG
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