Höchste Präzision

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SPRITZEN & GIESSEN Metallspritzgießwerkzeuge werkzeug&formenbau 02/2015
Fräsen
Höchste Präzision
Es ist naheliegend, dass ein Hersteller von Präzisionswerkzeugen seine Produkte auch in der eigenen
Fertigung einsetzt. Wenn es aber um Toleranzen von ± 2 µm geht, ist der beste Fräser gerade gut genug.
Und wer aufs Ergebnis schauen muss, dem ist zunächst egal, von welchem Hersteller er kommt. Im Werkzeugbau der Paul Horn GmbH entschied man sich sehr bewusst für Horn-Fräser – aus guten Gründen.
Bis zu einem minimalen Durchmesser von
0,3 mm stark sind die DS-Vollhartmetallfräser,
die im Werkzeugbau eingesetzt werden.
S
Kupfer zum Schruppen und Wolframkupfer
– 75/25 oder 80/20 – zum Schlichten sind die
bevorzugten Elektrodenwerkstoffe.
ehr viel fertigungstechnisches Know-how für Schneidplatten hat sich in den vergangenen 22 Jahren im internen Werkzeugbau des Präzisionswerkzeugherstellers
Paul Horn GmbH in Tübingen angereichert. Hier werden seit
1993 Werkzeuge für unterschiedlichste formgebende Verfahren erstellt – vom Metallspritzgießen über Strangpressen, elektrisches Axialpressen und kaltisostatisches Pressen reicht das
Spektrum der hier konstruierten und gefertigten Werkzeuge.
„Schneidplatten müssen in der Anwendung höchste Präzision
garantieren“, betont Dieter Hermes, Leiter Werkzeugbau bei der
Paul Horn GmbH in Tübingen. „Wir haben nahezu die gesamte
Prozesskette für ihre Herstellung in der Hand – das ist auch notwendig, damit man in der Fertigung optimale Ergebnisse erzielen kann.“ Die Messlatte liegt hoch: So sind beispielsweise die
Schnittstellen zwschen Platte und Trägerwerkzeug mit Abweichungen bis maximal ± 5 µm toleriert. Auch die Konturgenauigkeiten speziell bei den Schneidplattenaufnahmen liegen in
diesem Bereich – und teilweise sogar noch deutlich darunter.
„Um diese Werte prozesssicher und nachhaltig zu erreichen,
müssen wir beim Bemaßen der Werkzeuge nochmals deutlich
genauer sein – Eckenradien sind in der Kavität dann abhängig
von der Sollkontur mit entsprechend kleineren Werten toleriert“, ergänzt Hermes. „Früher hat man einfach angenommen, dass alles gut ist. Wir aber müssen sicher gehen und die
Eine wie die andere: „Grünlinge“ für die Stechdrehplatte S229 mit L-Geometrie nach dem
Spritzgießen.
Genauigkeit der Bearbeitungsergebisse überprüfen. Deshalb
haben wir unter anderem in eine sehr genaue Koordinatenmessmaschine von Zeiss investiert, um diese Maße auch entsprechend nachweisen zu können.“
Im Werkzeugbau bei Horn wird nach wie vor sehr viel erodiert. Die beiden Zimmer&Kreim-Maschinen bekommen ihre
Elektroden von hochpräzisen, mit Palettenwechslern ausgestatteten Primacon-3-Achs-Maschinen, die darauf ausgelegt
sind, rund um die Uhr zu laufen. Ihre Spindeln drehen bis
58 000 min-1. Die Schruppelektroden sind aus Kupfer, die
Schlichtelektroden, bei denen es auf höchste Genauigkeit
über eine lange Standzeit ankommt, werden aus 75/25er- oder
80/20er-Wolframkupfer hergestellt.
Hohe Standzeit auch bei kleinen Werkzeugdurchmessern
„Für eine Werkzeugmatrize fertigen wir in der Regel mehrere
Elektrodensätze an – wenn wir beispielsweise zehn Sätze fräsen und ein Werkzeug acht verschiedene Elektroden benötigt,
ist das schon eine Herausforderung, denn schließlich soll die
jeweils erste Elektrode die gleichen Maße haben wie die letzte“,
erklärt der Werkzeugbauleiter. „Gefräst wird pro Elektrode rund
1 bis 2 h. Hier ist es ein großerVorteil, wenn die Standmenge
eines einzigen Fräswerkzeugs jeweils für die relevanten Bearbeitungen aller Elektroden eines Satzes ausreicht.“
www.werkzeugundformenbau.de SPRITZEN & GIESSEN Metallspritzgießwerkzeuge
Interner Werkzeugbau der Paul Horn GmbH, Tübingen
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Im internen Werkzeugbau der Paul Horn GmbH entstehen seit dem Jahr 1993 Werkzeuge für die
Herstellung von Schneidplatten in verschiedenen Technologien. Pro Jahr werden rund 150 Werkzeuge neu gefertigt, der Löwenanteil mit rund 100 Werkzeuge entfällt dabei auf das Pulverpressenen. Die übrigen 50 Werkzeuge verteilen sich auf das Metallspritzgießen. Heute arbeiten im
Werkzeugbau 15 Mitarbeiter. Ihnen steht ein leistungsfähiger Maschinenpark zum Fräsen und
Erodieren zur Verfügung. Seit der EMO 2013 arbeitet der Werkzeugbau übrigens auch für externe
Kunden. Sogar für andere Präzisionswerkzeughersteller.
Trends µ-genau
Metallspritzgießen
Beim Metallspritzgießen oder Metal Injection
Moulding (MIM) wird ein Metallpulver, das
mit einem Binder – meist Wachs und Kunststoff – versehen ist, in einem dafür ausgelegten Spritzgießwerkzeug ausgeformt. Der dabei entstehende „Grünling“ wird in einem
speziellen Ofen vom Binder befreit, der
„Braunling“, wie das Werkstück dann genannt wird, schrumpft bei diesem Prozess
und ist auch Verzug unterworfen. Anschließend wird das Bauteil gesintert. Auch dabei
entstehen Schwund und Verzug. Die Werkzeugbauer bei Paul Horn stehen vor der Herausforderung, Schwund- und Verzugtendenzen richtig zu berechnen und einzuschätzen
und bei der Werkzeugauslegung bereits entsprechend gegenzuhalten, so dass am Ende
ein Präzisionsteil entsprechend der Vorgaben
gefertigt werden kann.
Horn setzt beim Metallspritzgießen auf einen
Maschinenpark von Arburg. Es sind die
gleichen Maschinen wie für Kunststoff pur.
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Höchste Präzision und Wiederholgenauigkeit –
dafür muss jedes neue Werkzeug erst einmal exakt
gemessen und eingestellt werden. Anhand der
Abweichungen kann dann der Korrektur-Offset
berechnet werden, damit die gefrästen Ergebnisse
innerhalb der Toleranz liegen. „Wir gehen noch einen
Hochpräzise: Die mit Horn-Werkzeugen bestückten PrimaZitat
con-Maschinen drehen bis 58 000 min-1, gefräst werden Kup„Die hohe Präzision
Schritt weiter und messen nach der ersten Elektrode,
fer
und Wolframkupfer unter Minimalmengenschmierung.
ist der Hauptgrund,
die mit einem neuen Werkzeug erstellt wurde, nochwarum wir auf Fräsmals genau auf der Messmaschine nach – so können
werkzeuge aus dem
wir unsere Toleranzen prozesssicher erreichen“,
Elektroden heran“, berichtet Hermes. „Für das
eigenen Haus seterklärt
Hermes.
„Da
ist
es
ein
großer
Vorteil,
wenn
Schlichten der Cu-Elektroden verwenden wir die Fräzen.“
wir
alle
Elektroden
für
ein
Werkzeug
mit
nur
einem
ser der Baureihe DS mit Diamant belegten Schneiden
Dieter Hermes, Leiter
einzigen Satz Fräser bearbeiten können. Denn dann
(PKD) von Durchmesser 2 bis 6 mm. Diese Fräser
Werkzeugbau bei der
Paul Horn GmbH
können wir uns zahlreiche aufwändige Messprozeskommen für 80% der Bearbeitung in Frage. Für
se einsparen und müssen nur einmal einfahren.“
Durchmesser von 0,30 bis 2,0 mm kommen VollhartKonstruiert werden die teilweise sehr komplexen
metall-DS-Mikrofräser zum Einsatz. Auch bei der
Konturen im Werkzeugbau bei Horn mit NX. In dieBearbeitung von Wolfram-Kupfer werden diese Fräses Programm werden nach dem Prüfen der ersten
ser verwendet.“
Elektrode die Korrekturen von der hochgenauen
Messmaschine übernommen und die FräsDiamant sorgt für große Standmengen
programme entsprechend modifiziert. „Die
Die Diamantschneiden stellen in KupferMessung per Laser auf dem Bearbeitungswerkstoffen eine hohe Standmenge sicher
zentrum ist für unsere Zwecke zu ungenau“,
und sorgen nebenbei für gute Oberflächenerläutert Hermes. „Wir arbeiten sehr viel mit
qualitäten. In den kleinen Durchmessern
web-link
Diamantschneiden – und Diamant bricht
lassen sich indes sinnvoll keine Schichten
Im Blickpunkt:
das Licht. Das kann dann, je nach den aktuabscheiden – daher sind die Mikrofräser
Video zur
ellen Parametern, zu Ungenauigkeiten bis zu
unbeschichtete Hartmetallwerkzeuge. Aber
Reportage
2 Hundertstelmillimetern führen. Für die
auch diese Fräser bringen es auf eine für das
hochgenaue Bearbeitung unserer Elektroden ist das
Komplettieren der Elektrodensätze völlig ausreichenviel zu ungenau.“ Zum Schruppen der Kupferelektde Standmenge.
roden verwenden die Werkzeugbauer Werkzeuge mit
Speziell bei den Mikrofräsern schätzen die WerkSchneidplatten des Typs 308, die über Schneiden aus
zeugbauer die Präzision der Fräserfertigung im
PKD verfügen. „Mit diesen Werkzeugen gehen wir
eigenen Haus. „Ein essenzieller Faktor ist die Rundbis auf 2 Zehntelmillimeter an die Endkontur der
heit der Fräser – die Abweichungen in diesen Werten kann ein Bediener nämlich auf wirtschaftliche
Weise so gut wie gar nicht mehr korrigieren“, betont
Hermes. „Da muss das Werkzeug einfach stimmen.
Das sagt die Redaktion
Und gerade in diesem Punkt schneiden unsere
Erkenntnisreicher Blick hinter die Kulissen
Horn-DS-Fräser sehr genau ab. Diese hohe PräzisiNur wenige Außenstehende durften bislang einen intensiveren Blick in den Werkon ist der Hauptgrund, warum wir hier auf Fräszeugbau der Paul Horn GmbH werfen. Hier wird wichtiges Know-how zur Schneidplatwerkzeuge aus dem eigenen Haus setzen. Die haben
tenherstellung erarbeitet, und die dort eingesetzten Fräser müssen höchst präzise,
maximal bis zu ± 2 µm Abweichung von der Sollprozesssicher und nachhaltig alltagstauglich sein. Es wäre für Horn ein Leichtes, dort
kontur.“ Rw auf Werkzeuge fremder Hersteller zu setzen, ohne dass jemand davon erfährt. Umso
bemerkenswerter, dass man gerade dort, an wirklich wettbewerbsentscheidender
Stelle hinter den Kulissen, auf Werkzeuge aus dem eigenen Haus setzt. Weil man sie
schlicht für die Besten hält. Das ist eben kein bloßes Show-Bekenntnis. Sondern ein
klares Zeichen dafür, dass die Werkzeugbauer von den Fräsern wirklich überzeugt
sind: Sie setzen sie ein, weil sie sich zähl- und messbare Vorteile von den Horn-Fräsern
erwarten, die ihnen andere Werkzeuge so nicht bieten können. Richard Pergler
Kontakt
Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH,
D-72072 Tübingen, Tel.: 07071/7004-0,
www.phorn.de
Moulding Expo: Halle 8, Stand D53
Bilder: werkzeug&formenbau
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