Spritzen & Giessen

Oberflächen fast wie poliert

22.06.2010

Fräser: Um die aufwändige manuelle Polierarbeit weitestgehend zu reduzieren, setzen die Verantwortlichen bei Gebr. Schwarz einen Versuch mit den neuen VHM-Fräsern der Serie DS von Horn an. Die Werkzeuge aus der Sorte TS3E überzeugten auf Anhieb: Schwarz spart pro Form rund fünf Stunden Polierzeit.

Die Form für die Filterglocke einer Trinkwasser-Filteranlage, wie sie die Gebr. Schwarz GmbH in Rottweil-Neukirch für einen renommierten Hersteller von Anlagen zur Wasseraufbereitung herstellt, ist ein höchst anspruchsvolles Werkstück: Da die Glocke aus transparentem Kunststoff gefertigt wird und eine optimale Sicht auf das Filtermedium erlauben soll, werden an die Oberflächen der Kavität höchste Anforderungen gestellt. Das erforderte bislang umfangreiche manuelle Nacharbeit insbesondere beim Polieren.

Die Form wird aus 1.2343 gefertigt, bereits gehärtet auf 52 bis 54 HRC. Beim Schlichten ist ein Aufmaß von rund 0,1 mm abzutragen, die Toleranzen sind relativ unkritisch. Nicht aber die Oberflächenqualität. Neben mehreren kleineren Werkzeugen ist ein 12er-Kugelfräser im Einsatz – mit ihm wird die Form über mehrere Stunden bearbeitet.

Optimale Fräswerkzeuge

„Wir verstehen uns als Hochqualitäts-Werkzeugbau – unsere Werkzeuge werden in der eigenen Spritzerei verwendet“, erklärt Oliver Staiger, Fertigungsplaner Werkzeugbau bei Schwarz. „Für unsere Aufgabe benötigen wir optimale Fräswerkzeuge. Mit den Fräsern, die wir bei dieser Form bislang im Einsatz hatten, war die Oberfläche nach dem Schlichten noch immer vergleichsweise rau.“ Zudem waren für die sichere Bearbeitung einer Form stets mehrere Schwesterwerkzeuge nötig. Beim Neueinwechseln entstand auf der Oberfläche jedes Mal ein Kratzer, der später dann von Hand mühsam wieder wegpoliert werden musste.

So machten sich die Verantwortlichen auf die Suche nach einer leistungsfähigen Werkzeuglösung, die das Problem elegant beseitigt. „Unser Ziel war eine Oberfläche, die schon nach dem Fräsen sehr gut ist – wir wollten die teure Nacharbeit deutlich reduzieren“, erläutert Staiger. „Dazu war aus unserer Sicht unabdingbar, dass wir die gesamte Kavität prozesssicher mit nur einem Fräser bearbeiten können.“

Fündig wurde Staiger bei Horn in Tübingen. „Von Horn waren bei uns bereits T-Nutenfräser im Einsatz“, erklärt er. „Unser Betreuer, Frank Blocher, berichtete von der neuen VHM-Fräserserie, die Horn speziell auf den Werkzeug- und Formenbau ausrichtet und von der sich der Präzisionswerkzeughersteller hohe Performance und sehr gute Oberflächen verspricht. Das wollten wir genau wissen – wir holten uns die Fräser für einen Versuch ins Haus.“

Die neuen Werkzeuge sind VHM-Fräser der Serie DS, Sorte TS3E. Neben dem 12er Kugelfräser für die Kavität bestellten die Zerspanungsexperten für die Bearbeitung der Form auch Kugelfräser mit 3, 4, 6 und – zum Gravieren – mit 0,5 mm, dazu Torusfräser mit den Durchmessern 4 und 6 mm.

Ausschlaggebend für die Bewertung sollte indes die Bearbeitung mit dem 12er Kugelfräser sein. Bearbeitet wurde die Kavität mit den gleichen Parametern wie mit dem bisher eingesetzten Werkzeug auf der Röders RXP 800 DSH: Vorschub 2200 mm/min, Drehzahl 6300 min-1, Schnittgeschwindigkeit 240 m/min, Minimalmengenschmierung.

„Der Horn-Fräser war rund 8,5 h im Einsatz, der Zähler für den Fräsweg stand am Ende bei 1003 m“, erklärt Martin Wingler, CAM-Programmierer und Maschinenbediener bei Schwarz. „Die Oberfläche des Werkzeugs war, ohne dass wir das Programm geändert hatten, wesentlich glatter, wir konnten damit ohne Nacharbeit auf unsere Spritzgießmaschine und ein erstes Muster spritzen. Das ist bemerkenswert, auch wenn die Form natürlich für die Serienfertigung noch poliert werden muss. Zudem hat ein einziger Fräser die komplette Kavität problemlos geschafft.“

Ein weiterer Vorteil war die optimierte Form der Späne: „Mit den Werkzeugen, die wir bisher eingesetzt hatten, mussten wir immer wieder leichte Kratzer feststellen, weil sich Späne verklemmt hatten“, erläutert Wingler. „Dieses Problem ist bei den Horn-Werkzeugen bisher nicht aufgetreten.“

Nach der Bearbeitung legten die Messtechniker bei Schwarz den Kugelfräser unters Mikroskop. „Auch unter der 180-fachen Vergrößerung zeigt der Fräser kaum Verschleiß – geschweige denn irgendwelche Ausbrüche oder sonstige Beschädigungen“, erklärt Wingler. „Das Werkzeug war durchaus noch innerhalb der Toleranzen. Trotzdem wird der Fräser nach dieser Bearbeitung ausgetauscht, kann aber für weniger anspruchsvolle Aufgaben problemlos weiter verwendet werden.“

Dass der Horn-Fräser deutlich teurer ist als die Vorgänger-Werkzeuge, stört die Experten bei Schwarz nicht: „Die im Vergleich zu den Vorgängerwerkzeugen höheren Kosten amortisieren sich dank Verringerung der nachgelagerten Arbeitsschritte“, erklärt Staiger. „Mit dem neuen Fräser sparen wir pro Form 3 bis 5 h teure Polierarbeit. Dazu läuft der Prozess jetzt sicher und ohne Unterbrechungen. Der Fräser macht sich über seine Standzeit, die sehr gute Oberfläche und das Plus an Prozesssicherheit sehr schnell bezahlt. Bei uns ist er nun für diese und ähnliche Anwendungen die erste Wahl.“


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