Fachartikel: Sicher mannlos fräsen

Die im Rahmen der Fischer-Gruppe eigenständig agierende Fischer Werkzeug- und Formenbau GmbH setzt deutlich auf Automation, auch bei der Hartbearbeitung. Um einen störungsfreien Mannlosbetrieb sicherzustellen, wurden gemeinsam mit Moldino Tool die Fräsprozesse analysiert und optimiert. Fazit: Längere Werkzeugstandzeiten, schnellere Bearbeitung, gesunkene Fertigungskosten - und absolute Prozesssicherheit.
Hartbearbeitung von Werkzeugeinsätzen auf der 5-achsigen Makino D 500, die Bestandteil der Fertigungszelle ist: Auf dieser Maschine fanden auch die Testreihen zum Fräsen der Düsensitze statt.
Hartbearbeitung von Werkzeugeinsätzen auf der 5-achsigen Makino D 500, die Bestandteil der Fertigungszelle ist: Auf dieser Maschine fanden auch die Testreihen zum Fräsen der Düsensitze statt.Bild: Moldino Tool

„Wir bedienen mit unseren insgesamt 117 Mitarbeitern sowohl die gesamte Fischer-Gruppe als auch externe Kunden mit Neuanfertigungen und Reparaturen“, erklärt Bernd Ströhlein, Bereichsleiter Werkzeugbau. „Hier am Standort in Horb bauen wir überwiegend hochkavitätige Präzisions-Spritzgusswerkzeuge für die Befestigungstechnik und den Automotivbereich, außerdem Silikonkartuschenwerkzeuge für die Chemie-Befestigungstechnik.“

Darüber hinaus werden Stanzbiegewerkzeuge für die Schwerlastbefestigungstechnik produziert. Zu den wichtigsten Fertigungsverfahren zählt bei Fischer das Fräsen. Dabei wird ebenso wie beim Erodieren konsequent auf Automatisierung gesetzt. So wird in Horb versucht, alle Teile mit langen Laufzeiten in der automatisierten, gut 16m langen Fertigungszelle herzustellen. Dies setzt allerdings voraus, dass die Fräsbearbeitung absolut prozesssicher abläuft. Seit der Zusammenarbeit mit Moldino Tool hat Fischer auf diesem Gebiet nochmal einen großen Schritt nach vorne gemacht. In diesem Rahmen wurden die Fräsprozesse anhand zweier konkreter Bauteile neu entwickelt.

Die Erfahrungen mit dem japanischen Werkzeughersteller sind durchweg positiv, zum Beispiel bei der Hartbearbeitung von Nuten in tief liegenden Kavitäten. Hier hatte Fischer bei den Induktionswerkzeugen immer wieder das Problem, dass es beim Fräsen dieser Nut, die später die Litze zur induktiven Erwärmung der Form aufnimmt, sporadisch zu Werkzeugbrüchen kam.

Wichtig beim Fräsen dieser Nut ist, dass die Litze, die das Magnetfeld erzeugt, nicht zu viel Luft haben darf, aber eben auch nicht zu wenig. Solche Indumold-Werkzeuge zählen zu den Spezialitäten von Fischer Werkzeugbau und erzielen in der Kombination aus Spritzguss und Reaktionstechnologie besonders hochwertige Oberflächen. In diesem Fall handelte es sich um ein 1K-Werkzeug mit vier Kavitäten für die Herstellung von Lüftungselementen im Autoinnenraum.

Mit langen Werkzeugen absolut prozesssicher gefräst - hier der Einsatz aus 1.2343 ADG mit der fertig bearbeiteten Nut für die Litze.
Mit langen Werkzeugen absolut prozesssicher gefräst – hier der Einsatz aus 1.2343 ADG mit der fertig bearbeiteten Nut für die Litze.Bild: Moldino Tool

‚Production 50‘

Der Prozessoptimierer von Moldino Tool ging nach dem speziell für den Fräsbereich entwickelten Optimierungskonzept ‚Production 50‘ vor. Er machte eine Ist-Analyse, bei der auch die Bauteilgeometrien untersucht wurden. Zunächst gab es die Schwierigkeit, das auf 52 bis 56 HRC vorgehärtete 1.2343 ADG (X38CrMoV5-1) in der tiefen Kavität zu zerspanen, was lange Werkzeuge erfordert. Es musste sowohl geschruppt als auch auf Endmaß fertiggeschlichtet werden.

Die bisherigen Erfahrungen hatten gezeigt, dass ab einer Werkzeuglänge von 40 mm sowohl bei den hier bislang verwendeten 4-mm-Torusfräsern als auch beim Kugelfräser mit demselben Durchmesser Werkzeugbrüche auftraten. Daher wurden verschiedene Versuche mit ausgesuchten Fräsertypen durchgeführt. Dabei ist auch die Nutgeometrie geprüft worden und zusammen mit Mitarbeitern aus der Werkzeugkonstruktion wurden kleinere Änderungen vorgenommen, ohne die Funktion zu beeinträchtigen. So wurde zum Beispiel der Winkel der Nut etwas verändert, um so den Fräsprozess zu stabilisieren. Bei der verwendeten 3-Achs-Strategie standen möglichst weiche Werkzeugwege, Radien sowie weiche An- und Abfahrbewegungen im Fokus. Außerdem erfolgte die Auslegung des NC-Programms so dynamisch, dass die Maschine stets auf die gewünschten Vorschubwerte kommt.

Und dann waren da noch die ETRP-4030-50-0908-TH von Moldino Tool: 3-mm-Torusfräser mit einer TH Beschichtung aus der Epoch 21-Serie, die sich als echtes Highlight herausstellten. Sie ließen alle anderen Testkandidaten in Sachen Bearbeitungsgeschwindigkeit und Standzeit weit hinter sich. Mit den 3mm-ETRP-Fräsern konnte sogar bei 50mm Freilänge (dem längsten Werkzeug) die Litzennut absolut prozesssicher geschruppt und geschlichtet werden – und dies teilweise mit einem Vorschubwert von 1200 mm/min ohne einen einzigen Werkzeugbruch. Die Geschwindigkeit legte ebenfalls deutlich zu. Bisher waren für die Kavität der Litze pro Einsatz 14,5 h notwendig, nun ist sie in 10 h gefräst.

2K-Werkzeug für Fischer-Dübel der Duopower-Reihe mit 48 Kavitäten mit Würfeltechnologie
2K-Werkzeug für Fischer-Dübel der Duopower-Reihe mit 48 Kavitäten mit WürfeltechnologieBild: Moldino Tool

2/3 weniger Werkzeugkosten

Auch die im Zuge des Konzepts ‚Production 50‘ vorgenommene Wirtschaftlichkeitsberechnung überzeugte vollends: Da die Werkzeuge nun deutlich länger durchhalten, reduzierten sich beim Fräsen der Litzenkavität schon allein die Werkzeugkosten um rund zwei Drittel. Hinzu kommen die eingesparten Maschinenstunden durch die um 30% kürzere Bearbeitungszeit.

Bei der Düsenfertigung ergaben sich ebenfalls wirtschaftliche Vorteile. Mit Moldino Tool konnten 24 Düsensitze mit nur einem Fräser gefräst werden. Das Werkzeug war dann sogar noch benutzbar, allerdings nicht mehr zum Feinschlichten enger Toleranzen. Vorher war es dagegen so, dass ein Werkzeug manchmal sechs Leisten gehalten hatte – oder vielleicht nur eine. Weder der Fräsprozess noch das Verschleißverhalten waren reproduzierbar. „Dank der zusammen mit Moldino Tool neu entwickelten und gut dokumentierten Prozesse können wir jetzt sowohl die Litzenkavitäten als auch die Düsensitze prozesssicher und somit mannlos automatisiert fräsen“, zeigt sich Bernd Ströhlein hochzufrieden. „Und zwar auch auf verschiedenen Maschinen, was für uns besonders wichtig ist.“

www.moldino.eu

Experten für Automobilkomponenten

Wer den Namen Fischer hört, denkt häufig sofort an Dübel oder Konstruktionsbaukästen. Das 1948 gegründete und heute weltweit operierende Familienunternehmen ist neben weiteren Geschäftsfeldern wie Prozessberatung und elektronische Systeme aber auch als wichtiger Hersteller von Automotivkomponenten bekannt, die im Fahrzeug-Innenraum und hier vorwiegend im Sichtbereich zu finden sind. Diese Aktivitäten sind bei Fischer Automotive Systems mit Hauptsitz in Horb am Neckar zusammengefasst. Hier befindet sich auch der größte Standort des Werkzeugbaus, der 2015 in eine eigenständige GmbH überführt wurde.

www.fischer.de

Moldino Tool Engineering Europe GmbH

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