Nesting trifft 5-Achs

Fachbericht in der HOB zum Cruing /PKD Sonderwerkzeuge 

Die Fa. Schweinforth, setzt den Cruing Werkzeuge/PKD Sonderwerkzeuge.de auf seinen CNC Maschinen ein. 
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Nesting trifft 5-Achs-Technologie Seit 1993 fertigt die Firma Schweinforth aus Ohrdruf Möbel und Holzelemente für industrielle und private Kunden. Seit 2010 setzt man dafür auch Nestingtechnologie ein. Mit Cruing hat die Tischlerei im Werkzeugbereich einen starken Partner, was sich an Absaugturbinen ebenso zeigt wie an Steilkegelsystemen oder Aufnahmen. 
Mit einer automatisierten, vollgekapselten 4-Achs-/5-Achs-Kombination Homag BOF722 ist die Möbeltischlerei Messebau D. Schweinforth 2010 in die Nestingtechnik eingestiegen und hat damit die Voraussetzung für die Fertigung in Losgröße 1 geschaffen. Bei den klassischen Vorteilen einer vollflächigen Aufspannung und den Vorzügen eines Arbeitsbereichs von 6 x 2,20 m haben sich damit inzwischen vier Fertigungsschwerpunkte ergeben: Eingesetzt Nesting trifft 5-Achs-Technologie Seit 1993 fertigt die Firma Schweinforth aus Ohrdruf Möbel und Holzelemente für industrielle und private Kunden. Seit 2010 setzt man dafür auch Nestingtechnologie ein. Mit Cruing hat die Tischlerei im Werkzeugbereich einen starken Partner, was sich an Absaugturbinen ebenso zeigt wie an Steilkegelsystemen oder Aufnahmen. Klaus Schlageter, Geschäftsführer Cruing Deutschland wird Nesting heute für die Korpusfertigung, für Fahrzeugeinbauten, 3-D-Volumenmodelle im Ladenbau sowie Verbundwerkstoffe GFK und Kunststoffleichtbauplatten. Um die Kundenaufträge zeitgerecht und präzise auszuführen, nutzt Geschäftsführer Dirk Schweinforth einen externen Arbeitsvorbereitungsdienstleister und einen großen Pool an Werkzeugtechnologien. Nur durch das Outsourcen der aufwendigen Programmierarbeit wurden manche Aufträge erst möglich. Die Arbeitsvorbereitung In jedem Bereich haben sich spezielle Fertigungstechniken etabliert, wobei das Thema Arbeitsvorbereitung einen hohen Stellenwert einnimmt. Fast alle Aufträge werden in der Arbeitsvorbereitung simuliert, um möglichst hohe Betriebssicherheit und kurze Verfahrwege zu gewährleisten. Dadurch werden die Bearbeitungszeiten deutlich reduziert. So wurden bei einem Volumenmodell die Fräszeiten durch die Kombination der Nesting- und der 5-Achs-Technologie auf ein Drittel reduziert. Der Volumenkörper wird dabei programmtechnisch in Scheiben geschnitten und im Nestingverfahren vorkonfektioniert. So werden nicht
nur die Bearbeitungszeiten, sondern auch die Staubbelastung und der Materialeinsatz verringert. Für die Simulation werden die exakten 3-D-Daten der Werkzeuge inklusive Halter verwendet, wodurch sich Kollisionen bei der Fertigung ausschließen lassen. Kritische Fräszustände, die zu Werkzeugbruch führen können, werden in der Arbeitsvorbereitung erkannt und ausgeschlossen. Ein wesentlicher Bestandteil der Fertigung sind verschiedene Werkzeugtechnologien, die sich speziell beim Nesting in Verbindung mit der Automatisierung bewährt haben. Werkzeugtechnologien beim Nesting Auf der Maschine werden unterschiedliche Absaugturbinen von Cruing mit Durchmessern von 30 bis 95 mm eingesetzt. Außerdem verwendet Schweinforth das HSK20CSteilkegelsystem aus Oberndorf. Die Werkzeuge haben aufgrund des Steilkegels am Werkzeugschaft hohe Rundlaufgenauigkeiten und können vor Ort ohne Einsatz eines Schrumpfgerätes manuell getauscht werden. Bei einem Wechsel innerhalb eines Nestingauftrags müssen die Werkzeuge einer Scharfcharge nicht neu eingemessen werden, die Z-Tiefe bleibt gleich. Das ist ein wesentlicher Unterschied zum verbreiteten Einschrumpfen, was die Hauptzeiten des Fertigungszentrums verkürzt. Der ökonomische Vorteil ist, dass sich die Fräser durch den kurzen Schaft der Werkzeugschnittstelle oft kostengünstiger ordern lassen als Werkzeuge mit normalem zylindrischen Schaft. Der Materialbedarf wird wesentlich reduziert. Um den vielfältigen Kundenanforderungen gerecht zu werden, nutzt Schweinforth die Kompatibilität der Werkzeugaufnahmen. So kann er ein klassisches Nestingwerkzeug auch in der 5-AchsBearbeitung auf einer 250 mm langen Aufnahme verwenden. Umgekehrt ist auch der Einsatz in einem Cruing Aerotech möglich. Und das alles bei hohem Systemrundlauf. Trotz dieser Eigenschaften des Steilkegelsystems schwört Schweinforth jedoch auf Hydrodehnspannfutter. Gerade bei härteren Materialien ist die Schwingungsdämpfung bei Fräsereintritt in die Fräskontur höher als bei herkömmlichen Aufnahmen. Seiner Meinung nach führt das zu erheblich längeren Werkzeugstandwegen. Außerdem kann er Werkzeuge jederzeit einfach, schnell und präzise tauschen. Bei den Fräsern werden die vom Hersteller empfohlenen Zahnvorschübe eingehalten, um die maximalen Standwege zu erreichen. Allerdings pflegt Schweinforth eine eigene Technologiedatenbank, um für unterschiedliche Werkstoffe immer den passenden Vorschub parat zu haben. Manche Zerspanungsprobleme lassen sich aber nicht allein durch Vorschub, Drehzahl oder Programmierung lösen, sondern bedürfen gezielter Werkzeugoptimierungen. So werden Fräser mit gerippten Zentrumsschneiden eingesetzt, um die Reibung und die Wärmeentwicklung am Werkzeug beim Nesting zu reduzieren. Durch die gerippte Eintauchschneide reduzieren sich die Schnittkräfte beim senkrechten Eintauchen und die Decklage wird zuverlässig zerspant. Während des Nestings, bei dem jedes Einzelteil einmal komplett umfräst wird, zeigen sich weitere Vorteile der gerippten Grundschneiden. Zum einen kann durch die größere Abwicklungslänge der Schneide die Temperatur besser abgeführt werden, zum anderen entsteht wegen der geringeren Auflage zur MDF-Schonplatte weniger Reibung. Auf eine Neuerung, die in Zusammenarbeit mit Homag entstand, ist Schweinforth besonders stolz: die automatische Reinigung der Aerotechs, wofür die Maschinensteuerung nachträglich erweitert wurde. Das funktioniert wie folgt: Bevor die Absaugturbine im Werkzeugwechsler abgelegt wird, reduziert die Steuerung die Drehzahl. Durch den schrägen Luftauslass der Absaugturbine wird der Aerotech dann mit einem Luftstoß durch die C-Achse von Anhaftungen befreit. Das Arbeitsumfeld Bereits bei der Einführung der Nestingtechnologie waren Schweinforth zwei Faktoren besonders wichtig: möglichst hohe Sicherheit, die durch die komplette Einhausung der Fräsköpfe erreicht wird, und eine möglichst saubere Fertigung. Späne, wie sie zum Beispiel bei der MDFZerspanung im Nesting auftreten, sollten früh abgesaugt und entsorgt werden. Bei der MDF-Zerspanung bestehen heute kaum noch Probleme – auch deshalb, weil die MDFSpäne eine Partikelgröße von circa 50 μm haben und die Falldauer etwa 6 s beträgt. Aber gerade bei einer zeitgemäßen Glasfaserbearbeitung, bei der die Falldauer von Spänen mit Partikelgrößen von 1 μm bei 5 h und von 0,1 μm bei bis zu 500 h liegt, sollten die Zerspanquerschnitte soweit wie möglich reduziert werden. Das ist einer der Gründe, warum Schweinforth versuchen wird, mit Cruing die Werkzeugdurchmesser von derzeit 12 mm bei MDF und Spanplatte sowie 4 mm bei Glasfaser weiter zu verringern. Die Möbeltischlerei Schweinforth hat sich in den letzten Jahren nicht zuletzt durch die Marktanforderungen stark verändert. Gerade deshalb fühlt man sich jedoch für die Herausforderungen der Zukunft gewappnet. An neuralgischen Stellen, die für die Fertigung zum Problem werden konnten, wurde technologisch aufgerüstet.