WB Werkstatt + Betrieb 11/2015 www.werkstatt-betrieb.de D ie Konjunktur läuft gut. Die Auf- tragsbücher sind voll. In vielen Fertigungsbetrieben wird intensiv über eine Ausweitung der Kapazitäten nachgedacht. Nicht nur angesichts lan- ger Lieferzeiten bei Werkzeugmaschinen wünschen sich Geschäftsführer und In- haber eine Kristallkugel: Was wird wohl zuerst kommen? Das gewünschte Bear- beitungszentrum, eine Bewerbung auf das ausgeschriebene Stellenangebot für den CNC-Programmierer, oder zeichnet sich schon gar die nächste Krise am Hori- zont ab? Einfach abzuwarten wäre eine Möglichkeit, die aktive Suche nach mehr Effizienz und der schnellen Beseitigung von Engpässen sicherlich die bessere Alternative. Optimiertes Schruppen als Schlüssel für eine höhere Produktivität Zweifellos sind die Anforderungen an die Wertschöpfungskette und die internen Arbeitsabläufe in jedem einzelnen Ferti- Medizintechnikteile W Luftfahrtkomponenten W Schwerzerspanung Anspruchsvolle Werkstücke hocheffizient programmieren Schnelle CAM-Programmierung, maximales Zeitspanvolumen bei hoher Prozesssicherheit und mehrfach längere Standzeiten der Werkzeuge. Mit SolidCAM und iMachining funktioniert dies zu- verlässig, berichten Anwender aus mehreren Bereichen der spanenden Fertigung. von Leif Knittel 1 Für Hochleistungs-Schruppverfahren wie das Vollnutfräsen, das Plungen oder das Tro- choidalfräsen lassen sich mithilfe von Algorithmen optimierte Werkzeugwege ermitteln, die auch bei Kleinserien und Einzelteilen hohe Zeitspanvolumina ermöglichen (Bild: Leif Knittel) Sonderdruck aus WB Werkstatt + Betrieb 11/2015 Werkstatt + Betrieb WB Zeitschrift für spanende Fertigung
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WB Werkstatt + Betrieb 11/2015 www.werkstatt-betrieb.de
Die Konjunktur läuft gut. Die Auf-tragsbücher sind voll. In vielen Fertigungsbetrieben wird intensiv
über eine Ausweitung der Kapazitäten nachgedacht. Nicht nur angesichts lan-ger Lieferzeiten bei Werkzeugmaschinen wünschen sich Geschäftsführer und In-haber eine Kristallkugel: Was wird wohl zuerst kommen? Das gewünschte Bear-beitungszentrum, eine Bewerbung auf das ausgeschriebene Stellenangebot für den CNC-Programmierer, oder zeichnet sich schon gar die nächste Krise am Hori-zont ab? Einfach abzuwarten wäre eine Möglichkeit, die aktive Suche nach mehr Effizienz und der schnellen Beseitigung von Engpässen sicherlich die bessere Alternative.
Optimiertes Schruppen als Schlüssel für eine höhere ProduktivitätZweifellos sind die Anforderungen an die Wertschöpfungskette und die internen Arbeitsabläufe in jedem einzelnen Ferti-
Medizintechnikteile W Luftfahrtkomponenten W Schwerzerspanung
Anspruchsvolle Werkstücke hocheffizient programmierenSchnelle CAM-Programmierung, maximales Zeitspanvolumen bei hoher Prozesssicherheit und mehrfach längere Standzeiten der Werkzeuge. Mit SolidCAM und iMachining funktioniert dies zu-verlässig, berichten Anwender aus mehreren Bereichen der spanenden Fertigung.
von Leif Knittel
1 Für Hochleis tungs-Schrupp verfahren wie das Vollnutfräsen, das Plungen oder das Tro-choidalfräsen lassen sich mithilfe von Algorithmen optimierte Werkzeugwege ermitteln, die auch bei Kleinserien und Einzelteilen hohe Zeitspanvolumina ermöglichen (Bild: Leif Knittel)
Sonderdruck aus WB Werkstatt + Betrieb 11/2015
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gungsunternehmen völlig individuell. Von der aktuellen Entwicklung in den Be-reichen CAD/CAM, Zerspanungstechno-logie und Werkzeugtechnik können je-doch alle Unternehmen mit spanabhe-bender Fertigung gleichermaßen profitie-ren. Lange Zeit gingen die Produktivitäts-zuwächse in der zerspanenden Fertigung hauptsächlich auf das Konto der Werk-zeugmaschinen- und der Steuerungs-hersteller. Mit schnellen Steuerungen, dynamischen Maschinenkonstruktionen, Hochleistungsspindeln und kürzesten Werkzeugwechselzeiten ist es gelungen, die Bearbeitung schneller zu machen und Nebenzeiten zu optimieren. Bei der ei-gentlichen Zerspanung und den Fräs-werkzeugen waren die Fortschritte je-doch lange nur marginal.
Die Anforderungen an die Zerspa-nungstechniker jedoch wachsen ständig. Der Trend geht hin zu immer komplexer gestalteten Teilen und zur mehrachsigen
Komplettbearbeitung aus dem Vollen. Hier wiederum ist das Optimieren der Schruppbearbeitung einer der Schlüssel zu höherer Produktivität auf der Maschi-ne. Zu den bisher gängigen Strategien für das Hochleistungsschruppen zählen das Vollnutfräsen, das Tauchschruppen − auch Plungen genannt − sowie das tro-choidale Fräsen.
In der Praxis stehen den theoretischen Einsparungen jedoch deutliche Nachteile gegenüber. So konnte in der Vergangen-heit keine der genannten Technologien in Sachen Prozesssicherheit, Werkzeugkos-ten, Spindel- und Maschinenverschleiß restlos überzeugen. Zudem war bei der Herstellung kleinerer Losgrößen oder gar bei der Einzelfertigung der Aufwand für die CAM-Programmierung und für das Herantasten an die optimalen Schnitt-parameter schlichtweg zu hoch.
Zu wirklich bedeutsamen Produktivi-tätsgewinnen kommt es nur dann, wenn eine Neuentwicklung an mehreren Stel-len der Wertschöpfung gleichzeitig greift. Glaubt man Zerspanungstechnikern, Kun-den und Anwendern, die mit der iMachi-ning-Technologie von SolidCAM bearbei-ten, dann zeigt das patentierte Software- Modul nachhaltig Wirkung.
Die Bearbeitungsbereiche werden intelligent aufgeteilt Die Entwicklung von Algorithmen für die Generierung von Werkzeugwegen ist keine leichte Aufgabe. So ist es kein Ge-heimnis, dass mittlerweile die meisten CAM -Systeme zur eigentlichen Berech-nung der Werkzeugwege auf lizenzierte Softwaremodule von speziellen Anbie-tern zurückgreifen. Diese werden dann
2 Die iMachining- Technologie er-
möglicht bei Micha-el Strub Chirurgi-sche Instrumente
die prozesssichere automatisierte Be-
arbeitung schwieri-ger Werkstoffe mit kleinen Werkzeu-gen (Bild: Leif Knittel)
Die iMachining-Technologie für die 2D- und 3D-Bearbeitung ist Be-standteil der CAM-Lösung Solid-CAM. Die CAM-Komplettlösung SolidCAM wiederum integriert sich nahtlos in die CAD-Systeme Solid-works und Autodesk Inventor. Für Siemens NX wird iMachining zu-dem als Erweiterung angeboten. Die SolidCAM GmbH in Schram-berg verfügt bundesweit über sechs Niederlassungen mit mehr als sechzig Mitarbeitern in Tech-nik, Support und Vertrieb.
IMACHINING
über die Benutzereingaben mit den not-wendigen Parametern ›gefüttert‹. Die Kunst hierbei liegt im Schaffen und Ge-stalten der Benutzeroberfläche. Sie hilft dem Anwender, die zu bearbeitenden Geometrien festzulegen, und fragt alle relevanten Parameter für die Berech-nung der Werkzeugwege ab. Hinter den wohlklingenden Namen der aktuell ver-fügbaren CAM- Module für das Hoch-leistungsschruppen verbirgt sich beina-he ausnahmslos ein und dieselbe Soft-ware-Bibliothek.
Bei der iMachining-Technologie hin-gegen handelt es sich um eine vollständi-ge Eigenentwicklung von SolidCAM. Der Algorithmus hinter iMachining gibt da-bei keine trochoidalen Werkzeugbahnen aus, sondern erzeugt dynamische, adap-tive D- und spiralförmige Bahnen. Um unproduktive Leerwege und Luftschnit-te zu minimieren, teilt die Software die Bearbeitungsbereiche intelligent auf. Um kürzestmögliche Zykluszeiten zu errei-chen, werden die Verfahrwege zwischen den einzelnen Schnitten zudem im Eil-gang ausgeführt. Als Ausgangsgröße für eine optimale Zerspanung und lange Werkzeugstandzeiten dient bei der Be-rechnung der Vorschübe immer die mitt-lere Spandicke. Damit diese während des gesamten Werkzeugeingriffs konstant bleibt, wird der effektive Vorschub an je-der Position auf dem Werkzeugweg be-rechnet und optimiert.
Nicht weniger bedeutsam als die Be-rechnung und Aufteilung der effizienten Werkzeugbahnen ist der sogenannte iMachining Technology-Wizard. Mithilfe der spezifischen Eigenschaften der hin-terlegten Werkstoffe optimiert der paten-tierte Software-Assistent sämtliche Be-arbeitungsparameter. Für das Anlegen einer Schruppbearbeitung müssen ledig-lich das Werkzeug, die Geometrie, der zu bearbeitende Werkstoff und die Maschi-ne angegeben werden. Aus den Leis-tungsdaten der Maschine leitet der Tech-nology-Wizard ab, wie schnell und kraft-voll maximal gefräst werden kann. Wie vorsichtig beziehungsweise aggressiv zerspant werden darf, regelt der Anwen-der über einen Schieberegler im iMachi-ning-Benutzerdialog, den sogenannten Level-Slider mit den Stufen 1 bis 8 und einem Turbo-Modus. Mit dem iMachi-ning-Level lässt sich die Bearbeitungs-geschwindigkeit individuell an die Auf-spannsituation und den Allgemeinzu-stand der Maschine anpassen.
3CAM-SYSTEME
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Präzisionsteile für die Medizin lassen sich prozesssicher fertigen Aus der medizintechnischen Fertigung und der Luft- und Raumfahrtindustrie ist das iMachining-Modul nicht mehr weg-zudenken. Zu den Kunden aus der Medi-zintechnik zählen neben den Großen der Branche viele Zulieferbetriebe, die mit iMachining bei der Fräsbearbeitung von rostfreiem Stahl oder Titan deutlich an Wettbewerbsfähigkeit gewonnen haben.
Christian Truckenbrod, Leiter der CAM-Abteilung bei Michael Strub Chir-urgische Instrumente in Neuhausen ob Eck, schwört auf die Prozesssicherheit beim Einsatz von iMachining. Zum Port-folio von Strub gehören hochpräzise kleinste Teile, die mit Werkzeugdurch-messern von bis zu 0,4 mm aus dem Vol-len gefräst werden. »In der vollautomati-sierten, robotergestützten Fertigung sind unkontrollierte Werkzeugbrüche eines der größten Probleme. Seitdem wir mit
iMachining arbeiten, laufen unsere Teile zuverlässig durch«, freut sich Christian Truckenbrod. Insbesondere die Pro-grammierung komplexer Mehrseiten-bearbeitungen für die 3- bis 5-achsigen Bearbeitungszentren gehe mit SolidCAM rasch von der Hand, wie Truckenbrod er-klärt. Es sei kein Problem, beliebig viele Nullpunkte auf dem Werkstück und dann die einzelnen Fräs- und Bohropera-tionen auf diesen Ebenen anzulegen. Die Verrechnung des Restmaterials auf den verschiedenen Nullpunkten und die Aus-gabe der notwendigen Schwenkopera-tionen auf der Maschine erledige Solid-CAM vollautomatisch.
Keine Angst vor hohen Schnittwerten vom ersten Werkstück anDie EDM Aerotec GmbH im thüringi-schen Geisleden entwickelt und produ-ziert den weltweit einzigen flugfähigen Coax-Ultraleicht-Helikopter der Welt.
Ohne iMachining, stellt Konstruktions-leiter Markus Gebhardt fest, wäre das Projekt nicht zu stemmen gewesen. Die hochfesten Materialien, die bei der Fer-tigung der Luftfahrtkomponenten wie dem Rotormast des Coax-Helis zum Einsatz kommen müssen, könnten ohne iMachining nicht wirtschaftlich zer-spant werden. Die Werkzeugkosten und der Zeitaufwand für die CNC-Program-mierung wären angesichts der noch ge-ringen Stückzahlen zu hoch ausgefallen. Der Technology-Wizard von iMachining gebe den CAM-Programmierern absolu-tes Vertrauen, die Maschine schon beim ersten Teil auf volle Leistung zu fahren, so Markus Gebhardt. Gebhardt arbei-tet bereits seit 1996 mit SolidCAM. Er berichtet von seinen ersten Versuchen mit iMachining. Die Maschinenbedie-ner hätten auf die hohen Vorschubwer-te und Zustellungen geschaut und sich fast schon geweigert, die Maschine zu starten. Aus anfänglicher Angst wurde schnell Begeisterung. Seine Mannschaft hätte sich schnell an die neue Technolo-gie gewöhnt.
Eine vergleichbare Erfahrung hat man auch bei Liebherr im österreichi-schen Nenzing gemacht. Die Vorarlber-ger fertigen auf 18 Bearbeitungszentren Bauteile für Raupenkrane und Spezial-tiefbaumaschinen mit bis zu 6 m Län-ge. In der Praxis seien die ersten Tests mit iMachining ein absolutes Schlüssel-erlebnis gewesen, freut sich Fertigungs-leiter Michael Torghele, denn die Stand-zeiten der Werkzeuge seien förmlich ex-plodiert. Dabei dürften sie weltweit die ersten SolidCAM-Anwender gewesen sein, die iMachining in der Schwerzer-spanung mit Igelfräsern statt VHM-Frä-sern eingesetzt haben.
3 Bei EDM Aerotec im thüringischen Geisleden werden die Einzelteile des Ultraleicht-Heli-kopters Coax 2D mit SolidCAM und iMachining pro-grammiert und ge-fertigt (Bild: Leif Knittel)
4 Im Liebherr-Werk Nenzing konnte mithilfe von SolidCAM und iMachining die Produktivität um mindestens 30 Prozent gesteigert werden. Die Werkzeugkosten sanken um mehr als die Hälfte (Bild: Leif Knittel)
Schwerzerspanen mit Igelfräsern statt mit Vollhartmetall-FräsernDie massive Verlängerung der Werk-zeugstandzeiten mit iMachining sei viel wichtiger gewesen als die beachtliche Re-duktion der Stückzeiten, betont Michael Torghele. Durch die stets konstante Spandicke arbeiteten die Maschinen jetzt sehr viel ruhiger; es gäbe bei der Schwer-zerspanung keine Probleme mehr mit defekten Spindeln und Lagern. Die Le-bensdauer der Maschinen sei durch die optimalen Werkzeugwege signifikant gestiegen. Durch die effiziente CNC-Pro-grammierung mit SolidCAM, geringere
Werkzeugkosten sowie kürzere Bearbei-tungszeiten sei die interne Produktion bei Liebherr jetzt 20 bis 30 Prozent preiswer-ter als die ›verlängerte Werkbank‹.
Neben der handfesten Produktivitäts-steigerung gebe es aber auch einen wichti-gen soften Aspekt von iMachining, erklärt Christian Huber, CNC-Programmierer bei Liebherr: »Es gibt kein Raten mehr, wel-che Vorschübe, Drehzahlen, Z-Zustellun-gen bei welchem Werkstoff und Werkzeug verwendet werden sollen. iMachining nimmt diese Unsicherheit und Verant-wortung vollständig von unseren Schul-tern. Das motiviert ungemein.« W
DER AUTORDipl. Betriebswirt (FH) Leif Knittel arbeitet als freier Journalist in Eigeltingen [email protected]
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5 Einer der Vorteile der CAM-Lösung: Die intelligente Aufteilung der Arbeitsbereiche reduziert Leerwege und ermöglicht kurze Zykluszeiten (Bild: SolidCAM)
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