TITELSTORY Frässysteme für den Werkzeug- und Formenbau Produktiv und hochgenau mit Durchmessern von 0,2 bis 125 mm Das präzise, termingerechte und wirtschaftliche Umsetzen der Kundenwünsche ist eine der primären Aufgaben im Werkzeug- und Formenbau. Die dafür benötigte Produktivität und Prozesssicherheit verlangt unter anderem kurzfristig lieferbare Fräswerkzeuge in Standard- oder Sonderausführungen. Die Kompetenz eines Werkzeugund Formenbauers erweist sich unteranderem im Umgang mit unterschiedlichen Werkstück größen, Werkstoffen, Bearbeitungs- und Genauigkeitsanforderungen. Dem damit verbundenen Zeit- und Kostendruck werden individuelle Strategien entgegengesetzt, von der Konzeption des Werkzeugs über die kostenoptimierte Fertigung bis zum Service. Im Rahmen dieser Leistungs beweise kommt den Werkzeug kosten, speziell bei der spanenden Bearbeitung, eine besondere Bedeutung zu. Deshalb entwickelte die Paul Horn GmbH verschiedene Frässysteme die nach Katalog, oder als Sonderausführung sehr kurzfristig – meist innerhalb einer Woche – lieferbar sind. Standard- und Sonderwerkzeuge für individuelle Strategien Neben den Werkzeugträgern und -haltern entscheiden die Geo metrie, das Grundsubstrat und die Beschichtung des Fräsers über dessen Leistung und Wirtschaftlichkeit. Entsprechend dieser Wertigkeit konzentriert die Firma Horn die komplette Produktentstehung im eigenen Hause, von der Aufbereitung des Hartmetallpulvers bis zum Beschichten der Werkzeuge einschließlich Halterfertigung. Die durch die inhouse-Fertigung erreichte Flexibilität im gesamten Entstehungsprozess von Standardund Sonderausführungen bietet dem Anwender bemerkenswerte Vorteile, sowohl bei Einzelteilen als auch in der Serienfertigung. Schieberbahn, Formeinsätze und Elektrode wirtschaftlich fräsen Ein Lieferant von medizinischen Geräten beauftragte die Firma WF Fottner GmbH aus Mössingen bei Tübingen mit der Lieferung einer Spritzgussform zur Herstellung von Griffschalen. Der sieben Mitarbeiter beschäftigende Betrieb konzentriert sich seit der Gründung im Jahre 1987 auf die Herstellung von Spritzguss-, Druckguss- und Folgeverbundwerkzeugen bis 500 mm Seitenlänge und 1.000 kg Gewicht. Basierend auf diesen Erfahrungen wurde nach den Vorgaben des Kunden ein Zweiplatten-Spritzgießwerkzeug mit einem Formeinsatz für 500.000 Schuss konstruiert und für die Herstellung folgender Arbeitsablauf definiert: Schruppen der Schieberbahn in die 196 x 296 x 76 mm große Formplatte aus Werkstoff 1.2085, fräsen Bild 1: Der Hochvorschubfräser DAH 25, Ø 20 mm, schruppt die Schieberbahn in kürzesterZeit in die Formplatte 4 DER STAHLFORMENBAUER 5/2015 www.fachverlag-moeller.de TITELSTORY Bild 2: Schruppen der Griffschalenkontur mit einem Vollhartmetallfräser aus dem System DS. Ein Werkzeug des gleichen Systems fräst danach den Einspritzkanal einer 120 x 120 x 40 mm großen Tasche, fräsen des Formeinsatzes für die Griffschale in Werkstoff 1.2083 (Stavax ESR). Für diese Aufgaben wählten die FottnerSpezialisten aus dem Horn-Programm die Hochvorschubfräser DAH zum Vorschruppen und die Vollhartmetallfräser DS zum Hartfräsensowie weitere DS-Werkzeuge zum Fräsen der Cu-Elektrode. Vorschruppen und Schlichten Zum Vorschruppen der Schieber bahn und der Tasche für den Formeinsatz mit einem Wende plattenfräser DAH 25, Ø 20 mm, wählte man folgende Parameter: Schnittgeschwindigkeit vc = 250 m/min, Drehzahl n = 4.200 1/ min, Vorschub fz = 1 mm/Z, Vorschubgeschwindigkeit vf = 8.500 mm/min, Schnitttiefe ap = 0,5 mm. Im zweiten Arbeitsgang schlichtete ein 4-schneidiger Torusfräser aus dem System DS, Ø 20 mm, Eckenradius r = 2 mm, die Anlage flächen für die Schieber bahnführung und die Innenseiten der Tasche. Bei beiden Teilen wurde die vorgegebene Rautiefe Rz = 1,8 – 2,2 µm mühelos erreicht. Bild 3: Mit Schneidkreisdurchmessern von 6 / 3 / 1,5 und 1 mm bearbeiten vier Fräser des Systems DS, davon zwei Mikrofräser, die Elektrode für die Griffschale 6 DER STAHLFORMENBAUER 5/2015 Bei dem Formeinsatz 130 mm x 148 mm x 60 mm für die Griffschale schruppte zuerst ein Fräser DAH 25, Ø 12 mm, die Freiformflächen mit vc = 200 m/min, n = 5.400 1/min, fz = 0,8 mm/Z, vf = 8.600 mm/min, ap = 0,4 mm. Nach dem Härten auf HRC 56 +/- 1, schlichtete ein Torusfräser DST, Ø 5 mm, Eckenradius r = 1 mm, die Oberfläche entsprechend der vorgegebenen Rautiefe Rz = 2,4 µm. Das Abarbeiten der Aufmaße am Formeinsatz erfolgte mit vc = 240 m/min, n = 15.000 1/min und fz = 0,8 mm/Z. Vielseitig einsetzbare Hochvorschubfräser DAH mit Wendeschneidplatten Die DAH-Fräser beweisen sowohl beim Schruppen wie auch beim Aufbohren, Plan-, Taschen-, Tauch-, Fas-, Stirn- und Zirkularfräsen von Stahl, Gusswerkstoffen und Aluminium ihre Vielseitigkeit und Stärke. Als Schaftfräser mit Weldonaufnahme, Einschraubfräser und als Aufsteck-Messerköpfe sind sie in elf Größen für Schneidkreisdurchmesser von 12 bis 125 mm lieferbar. Die Geometrie der 6-, 3- und 2-schneidigen Wendeschneidplatten sichert einen weichen Schnitt mit gleichmäßiger Aufteilung der Zerspankräfte und ein schnelles Eintauchen bei bester Schneidenstabilität. Bei einer max. Schnitttiefe von 2 mm können Vorschübe bis 3 mm/ Zahn gefahren werden. www.fachverlag-moeller.de TITELSTORY Bild 4: Unterteil der Spritzgussform mit Ausstosserund Führungssäulen während der Montage Die für die kleineren Fräser entwickelten Wendeschneidplatten mit je zwei Schneiden erlauben Schnitttiefenbis 1,0 mm. Empfehlenswert sind Vorschübe/Zahn von 0,5 bis 2,5 mm (bei Stahl 0,5 bis 1,5 mm) und Schnittgeschwindigkeiten von 180 bis 300 m/min. Filigrane Elektrodenkonturen zuverlässig fräsen Bis zu 14 mm tiefe Kavitäten, Stege ≥ 0,6 mm und zwei ab gewinkelte, zylinderförmige Entlüftungen mit 0,6 mm Durchmesser forderten das Leistungsvermögen der Fräser aus dem System DS. Die als Schaft-, Torus-, Vollradius-, Doppelradius- und Schruppfräser und mit bis zu sechzehn Schneiden lieferbaren Vollhartmetallfräser sind mit Schneidkreisdurch messern von 1 bis 16 mm zum Bearbeiten von Kupfer, Grafit, Aluminium, Kunststoffen, weichen und gehärteten Stählen sowie von Titan einsetzbar. Verschiedene Hartmetallsorten und Beschichtungen erlauben das „Weich-Hartfräsen“ bis etwa 60 HRC und das Hartfräsen von 56 bis 70 HRC. Mikrofräser mit Schneidkreisdurchmessern von 0,2 bis 3 mm und verlängertem Schaft bieten bei tiefen Kavitäten und filigranen Formen wichtige Bearbeitungsvorteile. Die Schäfte in h5-Qualität überzeugen mit einer Rundlaufgenauigkeit von 0,005 mm und sind damit bestens geeignet für die Bearbeitung der Cu-Elektrode für den Formeinsatz. Bild 5: Fräser des Systems DG mit Innenkühlung (Werkbilder: Paul Horn GmbH, Tübingen) 8 DER STAHLFORMENBAUER 5/2015 Dank dieser Eigenschaften ließ sich der Arbeitsablauf mit nur vier DS-Fräsern bewältigen: Schruppen der Elektrode mit einem 4-schneidigen Torusfräser, Ø 6 mm, danach Fertigbearbeitung mit einem weiteren Torusfräser Ø 3 mm und Eckenradius r = 0,5 mm. Für die abschließende filigrane Detailarbeit in den Kavitäten kamen nachein ander zwei DS-Mikrofräser zum Einsatz. Ein Zweischneider mit Ø 1,5 mm und ein Vollradiusfräser mit Ø 1,0 mm. Alle vier Werkzeuge erfüllten die Erwartungen so dass die Elektrode in 3,5 Stunden gefräst werden konnte, trotz reduzier ter Schnittparameter wegen der dünnwandigen Konturen. Standard- und Sonderwerkzeuge für den Werkzeug- und Formenbau Für das breite Bearbeitungsfeld im Werkzeug- und Formenbau und zur Lösung individueller Aufgaben entwickelte die Firma Horn verschiedene Frässysteme. Dazu zählt das modulare Wechselkopfsystem DG. Mit seiner patentierten Schnellwechsel-Schnittstelle kommt es beim Eck- und Nutfräsen, Fasen und Anbohren, Kopier- und Hochvorschubfräsen von Stählen zum Einsatz. Dank des modularen Aufbaus aus Hartmetall-Schneidenteil mit segmentiertem Stahlgewinde und Hartmetallschaft mit Stahl-Anschluss ist es höchst flexibel und in vielen Anwendungen wirtschaftlicher als Vollhartmetallfräser. Die HM-Wechselköpfe sind mit 10 / 12 / 16 und 20 mm Durch messer mit Eckenfase, www.fachverlag-moeller.de FACHBEITRÄGE TITELSTORY Eckenradius oder mit scharfer Schneidecke lieferbar. Für alle Kopfformen eines Durchmessers wird nur ein Schaft benötigt. Das modulare Konzept erlaubt das Zusammenstellen von Fräsern in nahezu beliebiger Form, insbesondere von Nutfräsern mit großem Durchmesser und kleinem Halsquerschnitt. Für Nuten von 1 bis 3 mm Breite sind Nutfräser bis 30 mm Schneidkreisdurchmesser lieferbar. Des Weiteren lassen sich Viertelkreisfräser für Schäfte mit 10 mm Durchmesser und Eckenradien von 0,2 bis 3 mm mit einem einzigen Halter kombinieren. Vollhartmetallfräser DP zum Bohrnuten-, Kopierfräsen und Entgraten Das System DP ist besonders wirtschaftlich beim Fräsen von all gemeinen Stählen, Grauguss, Titan sowie Niund Co-Legierungen. Die Schrupp-, Schlicht-, Entgrat-, Kordelschrupp-, Torus-, Mehrschneiderund Kugelfräser sind mit Nenndurchmessern von 1 bis 20 mm lieferbar. Ihre gemeinsamen Merkmale sind ein die Schnittkraft reduzieren der Spanwinkel, tiefe Spanräume, sowie Freiwinkel mit Facettenschliff. Alle DP-Fräser mit Schaftdurchmessern ≥ 6 mm verfügen über eine Weldon-Spann fläche. Dank der Schafttoleranz h5, der h9-Durchmesser toleranz und der Rundlaufgenauigkeit von 0,01 mm sind sie auch für Präzisionsarbeiten bestens geeignet. Die Sorte TF2K, eine PVD-TiAlN-Schicht, erhöht die Stabilität der Schneidkanten. Dank der ausgezeichneten thermischen und chemischen Beständigkeit sind HPCBearbeitungen, nass oder trocken, möglich. System DC zum Zirkularfräsen von Gewinden ab M1, zum Nuten und Fasen Diese Vollhartmetallfräser vereinfachen das prozesssichere Herstellen von Gewinden, von Nuten mit runden oder rechteckigen Querschnitten sowie von Fasen. Mit einem Zahn, sowie 2-, 3- oder 4 Schneiden erzeugen sie Gewinde mit Voll- oder Teilprofil, konische Gewinde sowie Rechts- und Linksgewinde auch mit variabler Steigung. Ihre Wirtschaftlichkeit beweisen die Fräser speziell beim Bearbeiten von Werkstoffen für die Medizin technik wie KobaltChrom-Stähle, Titan, rostfreie Stähle und Kunststoff. Besonders vorteilhaft ist die exakte Definitionsmöglichkeit des Gewindeein- und -auslaufs sowie der Gewindetiefe beim Fräsen oder Wirbeln von Innengewinden. Da die Gewindeherstellung oft einer der letzten Bearbeitungsschritte ist, kommt der hohen Prozesssicherheit des Zirkularfräsens eine besondere Bedeutung zu. www.fachverlag-moeller.de DER STAHLFORMENBAUER 5/2015 9
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