Foto: Horn
Ein Fräser, der sich rechnet

Zufriedene Kunden, hohe Präzision und kurze Lieferzeiten sprechen sich herum in einer Branche wie dem Werkzeug- und Formenbau.

So auch die Metalldienstleistungen der Firma Horlacher Applikationen in Kirchheim/Teck- Jesingen. Leistungsfähige Maschinen und vor allem Hochleistungswerkzeuge von Horn aus Tübingen senken den Kostenrahmen und die Bearbeitungszeiten von Großteilen. 

 


Mit fünf Mitarbeitern fertigt Tomas Horlacher in seinem erst 2002 gegründeten Unternehmen Teile für den Sondermaschinenbau, für Automobilzulieferer, die Luft- und Raumfahrt, die Brennstoffzellentechnik, für den Werkzeugbau und den Maschinenbau, sowie Applikationen zum Laserschweißen. Aus dem Nichts, aber mit Erfahrung und unternehmerischem Geist gegründet, verfügt Horlacher inzwischen über einen beachtlichen Werkzeugmaschinenpark zur spanenden Bearbeitung.


Von kleinen Platten bis zu aufwändigen 3D-Teilen reicht das Spektrum. Das bisher größte Bauteil war eine 2800 x 1600 x 150 mm große Formaufspannplatte mit 3,5 Tonnen Gewicht. Schwerpunkte im Horlacher- Leistungsspektrum sind Formspannplatten bis etwa 1800 x 1300 x 180 mm, Formrahmen, komplette Formaufbauten und Formeinsätze für den Werkzeug- und Formenbau, aber auch Spannmittel in Serie und Aufspannplatten für Zweikomponenten- Werkzeuge. Um die in diesem Spektrum anfallenden Werkstoffe wie Alu, Stahl, Pulverstahl, rostfreie Stähle, alle Gussqualitäten und auch gehärtete Werkzeugstähle wirtschaftlich bearbeiten zu können, ist Tomas Horlacher mit seinem Team ständig auf der Suche nach Verbesserungen seiner Fertigungsmöglichkeiten.

 

Optimierungsbedarf beim Schruppen von Großteilen


„Immer mehr Projekte mit Studien zur technischen Machbarkeit, Vorkalkulation, Werkstoffanalyse u.v.m. mischen sich unter die Aufträge, aber am liebsten sind uns große Teile mit Anspruch auf Präzision bei kurzen Lieferzeiten“, beschreibt Tomas Horlacher die von ihm bevorzugten Aufträge. Als aktuelles Beispiel nennt er ein Spritzgießwerkzeug für eine Stoßstange mit Blinkereinsatz, 800 x 600 x 400 mm groß, 2,5 Tonnen schwer. Der Werkstoff aus 1.2343 ESV.0 gewährleistet einen guten Spanablauf und ist durch eine Grundhärte und eine hohe Festigkeit von 900 N/mm² gekennzeichnet.


Bei ähnlichen Bauteilen wurde bisher mit Fräsern aus dem Wettbewerbsumfeld geschruppt. Allerdings mit hoher Ausfallrate durch die auf radiale Schwingungen zurückzuführenden Schneidplattenausbrüche und durch den Verschleiß des Werkzeugträgers bis zum Totalausfall. Deshalb ließen sich die 200 mm langen Aufsteckfräser mit 52 mm Durchmesser, bestückt mit 6 fünfschneidigen Wendeplatten, meist nur dreischneidig nutzen. Erschwerend kam hinzu, dass beim Plattenwechsel die zentrale Befestigungsschraube mit Gewinde M2,5 manchmal mit dem Meißel herausgeklopft werden musste.

 

Hochvorschubfräser DAH:


Vielfalt für den Werkzeug- und Formenbau Mirko Leonhardt, Technische Beratung und Verkauf bei Horn, empfahl für diese und ähnliche Anwendungen das Hochvorschubsystem DAH. Es sichert vor allem das im Werkzeug- und Formenbau gewünschte hohe Zeitspanvolumen bei hoher Stabilität und Standzeit. Die verschiedenen Fräserausführungen beweisen aber auch je nach Beschichtung und Geometrie beim Plan-, Taschen-, Tauch-, Stirn- und Zirkularfräsen von Stahl, Gusswerkstoffen, Titan und Aluminium ihre Vielseitigkeit und Stärke.


Die Fräser des Systems DAH sind als Schaftfräser mit Weldonaufnahme, als Schraubkopfausführungen und Aufsteckfräser mit Schneidkreisdurchmessern 12-125 mm verfügbar. Weitere Einsatzmöglichkeiten bieten die Messerköpfe und Aufschraubfräser der Reihe DAH37 mit den Durchmesserbereichen 20, 25, 32 und 44 mm. Die Einsatzbereiche dieser Reihe werden erweitert durch Aufsteckfräser mit Schneidkreisdurchmessern 40, 50, 63 und 80 mm sowie vier Aufsteckmesserköpfe der Reihe DAH62 mit Schneidkreisdurchmessern von 63, 80, 100 und 125 mm. Für kleinere Durchmesser ist die Reihe DAH25 mit vier Schaftfräsen mit Weldonaufnahme und Schneidkreisdurchmessern von 12, 16, 20 und 25 mm verfügbar.


Bemerkenswert ist die Schneidengeometrie der zwei-, drei- und sechsschneidigen Wendeplatten. Der große Radius an der Hauptschneide erzeugt einen weichen Schnitt, sichert eine gleichmäßige Aufteilung der Schnittkräfte und damit lange Standzeiten. Auf der Innenseite sorgt ein kleiner Schneidenradius für ein problemloses und schnelles Eintauchen. Ein stabiler Keilwinkel sorgt für optimale Schneidenstabilität. Je nach Leistung und Robustheit der Maschine bzw. der Werkzeuge können bei einer maximalen Schnitttiefe von 2 mm Vorschübe bis 3 mm/Zahn gefahren werden.

 

Werkzeug überzeugt


Nach der Vorstellung der DAH-Produktvielfalt wollte Mirko Leonhardt auch den praktischen Nutzen der Fräser an dem aktuell zu fertigenden Formeinsatz beweisen. Für das Schruppen empfahl er einen DAH-Messerkopf als Aufsteckfräser TYP DAHM37 mit einem Schneidkreisdurchmesser von 50 mm. Bei einer Kopfhöhe von 40 mm beträgt die Gesamtlänge des Werkzeugs 200 mm. Der Fräser ist mit 6 dreischneidigen, 3,18 mm dicken Wendeschneidplatten bestückt. Die Befestigungsschraube M3 mit TX10PL sorgt für einen sicheren Plattensitz und ist auch nach Höchstbelastung leicht zu lösen.


Angepasst an die Werkstückform mit den zahlreichen Freiformflächen und die Kapazität des Bearbeitungszentrums wählte man zum Schruppen des 544 x 454 x 720 mm großen und 1300 kg schweren Formeinsatzes folgende Schnittwerte: vf = 7644 mm/min, n = 1274 1/min, vc = 250 m/min und ap = 1 mm.


Noch während der Testphase fasste Tomas Horlacher seine wichtigsten Eindrücke zusammen: „Das Werkzeug von Horn zeigte einen wesentlich ruhigeren Lauf, erzeugte weniger Schwingungen und schonte dadurch auch das Spindelsystem. Wir hatten auch keine schwingungsbedingten frühzeitigen Schneidenausbrüche mehr.“ Mirko Leonhardt von Horn sieht die Ursachen dafür in der Schneidengeometrie: „Das Zusammenwirken von Schneiden und Anstellwinkel führten zu einer geringeren radialen Abdrängkraft und damit zu weniger radialer Belastung der Spindellager.“


Diese positiven Ergebnisse bestätigte etwas später der gleiche Fräser beim Schruppen einer Formspannplatte ebenfalls aus Werkstoff 1.2343. Mit vf = 9000 mm/min, n = 1600 1/min, vc = 251 m/min und ap = 1 mm wurde das Werkstück genauso überzeugend zerspant.

 

Beeindruckende Fräsleistung, lohnende Investition


Schließlich entscheidet aber das Gesamtsystem Werkzeug und Maschine über den wirtschaftlichen Erfolg. Dazu der Geschäftsführer: „Wir sparen mit dem Hochvorschubfräser DAH erheblich bei den Werkzeugkosten und wir konnten unsere Maschinenkapazität verdoppeln.“ Trotz einer um 300 Prozent längeren Standzeit als bei den Werkzeugen der Wettbewerber waren bei den DAH-Fräsern keine Schneidenausbrüche feststellbar. Die Schneidkanten der Wettbewerbswendeplatten mussten nach 10 mm Abtrag in der Formebene schon gewechselt werden, die Wendeplatten von Horn erst nach 30 mm. Die Hartmetallsorte SA4B der Hochvorschubschneiden, ein zähes Substrat mit TiAlN-Multilayer-Beschichtung, erhöhte das Zeitspanvolumen bei Formeinsätzen ebenso wie bei der Bearbeitung der Spritzgießform erheblich und verringerte die Bearbeitungszeiten um mehr als 50 Prozent. Brauchte das Wettbewerbswerkzeug 15 Stunden für einen Formeinsatz, so erledigte der Horn-Fräser das gleiche Volumen in der halben Zeit. Der Vergleich des Spanvolumens fällt mit 229 cm³/min beim DAH-Fräser zu nur 98 cm³/min eindeutig zugunsten des Horn-Systems aus. Dabei wurden die Leistungsgrenzen des DAH-Fräsers längst nicht ausgereizt, Spindelleistung und Drehzahl des größten Bearbeitungszentrums, eine Hurco DCX 22 mit SK40, setzten die Grenzen. Abschließend verweist Tomas Horlacher auf einen für ihn weiteren erfreulichen Aspekt: „Dank der kompetenten Beratung von Mirko Leonhardt haben wir mittlerweile nicht nur DAH-Fräser im Einsatz. Beim Schlichten der verschiedenen Formen hat sich unter anderem ein Vollhartmetall- Fräser aus dem System DP bestens bewährt.“ 

www.phorn.de

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Beitrag aus dima 6/2015:

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