Rippenfräsen – im Harten nur bis maximal 10 x D

Bei der Rippen- beziehungsweise Nutenherstellung ist die Entscheidung zugunsten des Fräsens nicht so einfach, so Schadeck. Hier kann das Fräsen gegenüber dem Erodieren Vorteile haben, aber nicht immer. Wichtige Entscheidungsgrößen sind der Härtegrad des Werkstoffs, der Formwinkel beziehungsweise die Entformungsschräge und das Aspektverhältnis, also das Verhältnis zwischen Nuttiefe und Fräserdurchmesser. Bei einem Härtegrad von 56 HRC lautet seine Empfehlung für zylindrische Werkzeuge, nur bis maximal 10 x D zu fräsen (bei konischen Werkzeugen bis 12 x D; in Ausnahmefällen auch mehr). Im Weichen hingegen kann man in nichtkonischen Bereichen ruhig bis auf 15 x D gehen.

Hat man sich für das Fräsen entschieden, gilt es allerdings noch eine weitere Hürde zu nehmen: Denn keines der bekannten KSS-Verfahren wie Luft, Emulsion über Düsen, MMS oder IKZ stellt sicher, dass die drei beim Rippenfräsen extrem wichtigen Parameter Kühlung, Schmierung und Späneevakuierung gleichermaßen berücksichtigt werden. Um die daraus resultierenden Folgen wie erhöhte Deflektion, Hinterschnitte oder gar einen Werkzeugbruch zu vermeiden, kam beim Rippenfräsen – wie auch bei allen Fertigungsschritten der Baugruppe – der Mediumverteiler von MHT zum Einsatz.

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Wie dieser im Detail funktioniert, wurde in Soltau von MHT-Geschäftsführer Herbert Merz erläutert. „Der Mediumverteiler arbeitet mit Druckluft bis zu 6 bar, der je nach Bearbeitungsfall zwischen 2 und 10 Milliliter pro Stunde Schmiermedium zugesetzt wird.“ Dies ist ölfrei und hat einen hohen Verdunstungsgrad, weshalb kaum Rückstände auf dem Werkstück entstehen.

Stechfräsen besser als Z-Konstant

Beim Schruppen der Rippen hatte Rotzoll neben dem bekannten Bahnfräsen etwas Neues ausprobiert, wie er auf dem Workshop verriet.

Eine besonders interessante Vorgehensweise beim anschließenden Vor- und Fertigschlichten war das Stechfräsen. Damit lassen sich bei konstantem Vorschub, minimaler Deflektion und guter Performance sogar wenige Mikrometer abtragen, was mit Z-Konstant-Fräsen nicht möglich ist. „Auf diese Weise erhalte ich sehr maßgetreue Oberflächen und – was hier ein weiterer Vorteil war – Fräsriefen in Entformungsrichtung“, beschreibt Rotzoll diese besondere Frässtrategie, die allerdings nicht von jeder CAM-Software unterstützt wird.

Auswerferbohrung mit spezieller Laufkammer

Neben der Flachschleif-Alternative Flächenfräsen wurde in Soltau als zweite Systemlösung das Auswerferbohren präsentiert. Eine Lösung, die besonders innovativ ist und bei der die von Rotzoll entwickelte Laufkammer von Moldino sogar zum Patent ange¬meldet worden ist. „Durch eine spezielle Bohrstrategie und das anschließende Fräsen einer Laufkammer und Einführschräge konnten wir die Montagefähigkeit der Auswerfer erheblich verbessern“, berichtet Schadeck.

Und um deren Herstellung – auch live – demonstrieren zu können, verfügte die Beispielkomponente über 76 Auswerfer in dem hier typischen Durchmesserspektrum 2,5 bis 5 Millimeter mit der Toleranz H7. Hierfür wurde von Rotzoll ein spezieller Bohrzyklus entwickelt.

Verwendet werden kann fast jede Kühlung, bis auf Luft. In den Röders-Steuerungen wurde dieser Bohrzyklus bereits integriert, ebenso in Hypermill (OpenMind), weitere CAM-Anbieter sollen folgen.

Zurück zu den Auswerferbohrungen: Im Detail bestanden diese im Beispielformkern jeweils aus vier Bereichen: der Führung für die Auswerfer, der Laufkammer, Freibohrung und Einfuhrschräge.

Die Herstellung der Auswerferbohrungen fand von der Rückseite des Formkerns sowie von dessen Konturseite her statt. An beiden Seiten wurde per Helixfräsen mit einer Kugel pilotiert und anschließend gebohrt. Von der Rückseite her wurde der Konus gefräst, von der Konturseite die Laufkammer. In beiden Fällen entschied sich Rotzoll wieder für die Strategie Stechfräsen, diesmal 5-achsig.

Kosten haben sich mindestens halbiert

Wie lautet nun das Fazit, auch hinsichtlich Zeit und Kosten? An dieser Stelle ging Schadeck auf die von Moldino entwickelte Production50-Methode (P50) ein. Dabei geht es darum, gemeinsam mit den Kunden die bestehenden Bearbeitungsprozesse zu analysieren, um mit diesen Erkenntnissen eine neue Perspektive auf den gesamten Fertigungsprozess zu erhalten. Wirtschaftlichkeitsberechnungen zeigen den Mehrwert einer Umstellung auf. Auf P50 basierte auch der Vergleich der beiden Systemlösungen Planfräsen versus Flachschleifen und Auswerferbohren mit einer konventionellen Vorgehensweise, bei der flachgeschliffen und drahterodiert wird.

Ein weiterer Aspekt ist, dass sich das Flachschleifen so gut wie nicht automatisieren lässt.

Noch günstiger sah es beim System Auswerferbohren aus. „Hier ist der Vorteil bei der Zeit noch deutlicher, nämlich 84 Prozent, bezogen auf alle Auswerfer. Ebenso bei den Kosten, die beim Fräsen nur etwas mehr als ein Drittel gegenüber dem Drahterodieren betragen“, bringt Schadeck die Unterschiede auf den Punkt. Das bedeutet 65 Prozent Kostenersparnis.

„Wir haben heute gesehen, wie sich durch signifikant schnellere Prozesse und wegfallende Liegezeiten die Prozesskosten drastisch senken lassen“, fasst Schadeck den Tag zusammen. Und dann ist da noch das Thema Automatisierung, das durch den sich verschärfenden Fachkräftemangel zusätzlichen Schub erhält. „Die vorgestellten Systemlösungen können erheblich dazu beitragen, Automatisierung noch einmal deutlich effektiver einzusetzen.“

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