Doppelte Performance, weniger Verschleiss


Das trochoidale Fräsen ermöglicht vor allem bei der Taschen- und Konturbearbeitung deutlich höhere Schnittgeschwindigkeiten, erfordert aber hierauf abgestimmte Werkzeuge.

Wenn es um Konstruktion und Fertigung von Sondermaschinen aller Art geht, zählt die Dreiling Maschinenbau GmbH im deutschen Geisleden zu den ersten Adressen. Auch als Hersteller von grossen Fräsköpfen für Werkzeugmaschinen, Spannvorrichtungen und Montagelinien hat sich das Unternehmen in den letzten Jahren einen hervorragenden Ruf erarbeitet. Seit 2014 fungiert man sogar als zertifizierter Entwicklungs- und Fertigungsbetrieb für Luftfahrtkomponenten.

Doch was macht die Thüringer so erfolgreich? «Unsere Stärken liegen ganz klar in unserem Know-how und den Fähigkeiten unserer Mitarbeiter, zusammen mit den Kunden auch mal Neuland zu betreten», erklärt Thomas Gödeke, der als CAM-Programmierer bei den Projekten frühzeitig involviert ist. Ein weiterer Pluspunkt sei die Flexibilität. «So sind wir in der Lage, für die unterschiedlichsten Branchen vom Engineering über die Fertigung und Montage bis hin zur Inbetriebnahme die gesamte Wertschöpfungskette abzudecken, einschliesslich Elektroplanung und SPS-Programmierung.» Das wissen immer mehr Kunden zu schätzen. Die Referenzliste zählt so klangvolle Namen wie Audi, Alstom, Bosch, Continental, Voith Turbo, Heyligenstaedt, FTE oder DMG Mori aus dem Automotive-, Industrie- und Werkzeugmaschinen-Segment ebenso auf wie Airbushelicopters oder Diamond Aircraft – nicht zu vergessen edm aerotec – aus der anspruchsvollen Luftfahrtbranche.

Keine Frage: Dreiling zählt mit seinen ebenso top ausgebildeten wie erfahrenen Mitarbeitern zu den gefragten Marktpartnern. Auch deshalb, weil nicht nur modernste CAD- und CAM-Software (Solidworks, SolidCAM) zum Einsatz kommen, viele Bauteile, Komponenten und Baugruppen im Vorfeld per FEM durchsimuliert werden, der Maschinenpark ständig erneuert oder technisch aufgerüstet wird, sondern auch die Prozesse ständig hinterfragt und optimiert werden. Dank seines breit aufgestellten Maschinenparks ist man so in der Lage, fast alle benötigten Bauteile selbst herzustellen.

Das war die Lösung
Vor diesem Hintergrund entstand bei dem fränkischen Werkzeughersteller die neue Schaftfräser-Reihe «Franken Trochoidal», die in zwei Linien (Jet-Cut, TiNox-Cut) in diesen Tagen auf den Markt gebracht wird. Viel Wert haben die Entwickler dabei auf vibrationsdämpfende Eigenschaften gelegt. Hierzu tragen ungleiche Drallwinkel und die ungleiche Teilung ebenso bei wie eine neue Mikrogeometrie. Ein ebenso wichtiges Merkmal der neuen HM-Schaftfräser sind die neuen Spanteiler, die das beim Trochoidalfräsen in Taschen nicht unerhebliche Risiko eines Spänestaus reduzieren. Einige der ersten Exemplare dieser Neuentwicklung stellte Jürgen Schmidt dann Dreiling zeitnah zur Verfügung. Damit zählten die Thüringer Hightech-Spezialisten zu den Pilot an wendern der nagelneuen Trochoidal-Fräser-Reihe. «Wir haben die neuen Fräser zunächst im Rahmen eines Projekts zur Herstellung einer Rotorblatthalterung erprobt und waren sofort begeistert», erinnert sich Thomas Gödeke. «Beim Trochoidalfräsen entstanden damit sehr schöne kurze Späne, die sich durch Druckluft leicht wegblasen liessen und wodurch ein Durchziehen der Späne verhindert wurde.» Zudem hätten sich Laufruhe und Performance verbessert und die Bearbeitungszeit verkürzt. Das war im Spätherbst 2015.

Lange Späne stören Schruppprozess
Seit rund vier Jahren setzt man bei verschiedenen Bauteilen HM-Schaftfräser (Hartmetall) der TiNox-Reihe in 3xd und 4xd ein. «Für die meisten bei uns anfallenden Fertigungsaufgaben sind diese Standardfräser gut geeignet», erklärt Gödeke. «Bei der trochoidalen Schruppbearbeitung von Konturen und Taschen mit iMachining kam es allerdings zu Problemen mit den Spänen, die sich wegen ihrer Länge schwer entfernen liessen.» Bei iMachining handelt es sich um ein Modul zur Trochoidalbearbeitung der NC-Programmiersoftware SolidCAM, die in Thomas Gödekes Abteilung an drei Arbeitsplätzen installiert ist. Solche speziellen Trochoidalbearbeitungssoftwaretools, über die inzwischen viele CAM-Produkte verfügen, stellen Frässtrategien zur Verfügung, mit denen sich die Bearbeitungszeiten im Idealfall um die Hälfte und mehr reduzieren lassen. So auch das 2D- und 3D-Trochoidalfräsen, das nicht nur von vielen CAM-Systemen, sondern auch von neueren CNC-Steuerungen direkt unterstützt wird. Diese Frässtrategie hat sich mit ihrer von Kreisbewegungen überlagerten linearen Bewegungsrichtung vor allem bei komplexen Konturen und Taschen als äusserst effizient erwiesen, einschliesslich Schlichten.

Werkzeuglieferant kannte das Problem

Da man bei Dreiling trotz diverser Versuche beim Trochoidalfräsen weiterhin nur mässige Ergebnisse erzielte, sprach Thomas Gödeke den betreuenden Aussendienst von Emuge-Franken auf die Sache an. So kam dann schnell der Kontakt zu Jürgen Schmidt zustande, Anwendungstechniker für den Bereich. Und der hatte sowohl eine Erklärung für das Problem als auch eine Lösung parat. «Beim trochoidalen Fräsen wird der Span mit einer geringen seitlichen Zustellung und grösstmöglicher axialer Zustellung zwischen 2xd1 und 4xd1 wie beim Schlichten sozusagen aus dem Werkstück geschält», erklärt Schmidt. Dies reduziert die bei der Bearbeitung erzeugte Wärme und erhöht die Standzeit der Schneide. Wichtig beim Trochoidalfräsen ist zudem, dass möglichst die gesamte Schneidenlänge genutzt wird. Auf diese Weise seien auch auf hochdynamischen Maschinen, die meist nicht über eine hohe Spindelleistung verfügen, sehr hohe Zeitspanvolumen möglich, so Schmidt. Allerdings würden konventionelle Hartmetallfräser aufgrund ihrer Geometrien hier schnell an ihre Grenzen geraten, was die Probleme bei Dreiling erklären würde.

Bearbeitungszeit halbiert
Aktuell werden die neuen Fräser bei verschiedenen anderen Bauteilen eingesetzt, hauptsächlich bei legiertem Stahl 1.7131 (16MnCr5). Thomas Gödeke nennt als Beispiel einen Absteckbolzen für einen Greifer und bleibt vor der 5-achsigen DMG Mori 80 evo stehen, die bei Dreiling aufgrund ihrer Flexibilität und Dynamik quasi im Dauereinsatz ist. Aufgespannt ist ein Halbzeug aus 16MnCr5 in der Grösse von 300x80x40 mm. In zwei Aufspannungen soll der Absteckbolzen mit der neuen Fräser-Reihe trochoidal geschruppt und auf das Fertigmass 293x70x33 mm geschlichtet werden. Die Angaben, die Thomas Gödeke über die Schnittwerte macht, unterstreichen die Leistungsfähigkeit des hier verwendeten 2539TZ.012 mit Ø 12 mm, 36 mm Schneidenlänge und TiNox-Geometrie. «Wir fahren beim trochoidalen Fräsen bei diesem Bauteil mit Schnittgeschwindigkeiten von rund 300 m/min, einer axialen Zustellung von 35 mm und einer radialen Zustellung von 0,7 mm, wobei sogar ein ae von bis zu 0,9 mm möglich wäre.»

Der Clou beim trochoidalen Fräsen ist, dass sich infolge der übergelagerten Kreisbewegungen der Vorschub laufend ändert. So bleibt die Spandicke stets gleich, wovon auch der gleichbleibend konstante Ton bei der Bearbeitung zeugt. Rund 18 Minuten braucht der Fräser für die Bearbeitung, für die zweite Spannung, wo im wesentlichen nur noch abgezeilt wird und die Fasen angebracht werden, noch mal zwei. «Die Gesamtbearbeitung für den Absteckbolzen beträgt also rund 20 Minuten. Früher haben wir doppelt so lange benötigt», erklärt Thomas Gödeke nicht ohne Stolz und verweist auf einen weiteren Aspekt: Wie den meisten Einzel- und Variantenfertigern steht auch bei Dreiling die Prozesssicherheit an vorderer Stelle.

Das Gesamtsystem ist wichtig
Entscheidend sei hierfür aber nicht das Werkzeug alleine, betont Gödeke, sondern das Gesamtsystem. Also das richtige Zusammenspiel von Parametern wie Bearbeitungsstrategie, Maschinenkinematik und -dynamik, Werkzeug sowie Werkzeugaufnahme. Bei Letzterer vertraut man bei Dreiling ebenfalls auf Emuge-Franken, nämlich auf die patentierte FPC-Aufnahme, bei der die Werkzeuge mechanisch über Spannhülsen gehalten werden und die sich sowohl zum Fräsen als auch zum Bohren, Reiben oder zur Gewindeherstellung eignet. Kennzahlen dieser präzisen Aufnahme sind die sehr hohe Haltekraft, also das übertragbare Drehmoment – laut Emuge-Franken bei einem Werkzeugschaftdurchmesser von 20 mm rund 400 Nm –, der exzellente Rundlauf mit einer Ungenauigkeit von maximal drei Mikrometern sowie die schmale Störkontur. Extrem wichtig sei in diesem Zusammenhang die Auszugssicherung des Fräswerkzeuges, meint Gödeke. «Bei hohen Schnittwerten oder schwer zerspanbaren Werkstoffen führt selbst die kleinste axiale Bewegung des Fräsers fast immer zu Werkzeugbruch.» Dies verhindert bei Dreiling die Auszugssicherung der Franken-FPC-Aufnahme, die für eine form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen Werkzeug und Spannhülse und damit für eine hundertprozentige Auszugssicherheit sorgt.

Neben dem Zeitgewinn und der gestiegenen Prozesssicherheit freut man sich über die höhere Lebensdauer der neuen Trochoidal-Fräser. Wesentlich zu dem Standzeitgewinn tragen neben den ohnehin schneidenschonenden Trochoidalzyklen, der geometriebedingten Laufruhe und Spanbildung die verwendeten neuen Substrate und die ebenfalls neuen Multilayer-Beschichtungen bei. Wenn alle Parameter stimmen, so Thomas Gödeke abschliessend, «erreichen wir beim Trochoidalfräsen von normallegiertem Stahl jetzt Standzeiten pro Werkzeug von bis zu drei Stunden.»

Wolfgang Bahle, München



Community Führer Maschinen-, Metall, Elektro- und Elektronikindustrie der Schweiz 31 / 2017

EVENTS

IFAT

Weltleitmesse für Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft

Datum: 13.-17. Mai 2024

Ort: München (D)

Opatec

Internationale Fachmesse für optische Technologien, Komponenten und Systeme

Datum: 14.-16. Mai 2024

Ort: Frankfurt (D)

GrindingHub

Mit der GrindingHub entsteht das internationale Drehkreuz für Schleiftechnologie und Superfinishing.

Datum: 14.-17. Mai 2024

Ort: Stuttgart (D)

drupa

Weltweit führende Fachmesse für Drucktechnologien

Datum: 28. Mai-07.Juni 2024

Ort: Düsseldorf (D)

CastForge

Fachmesse für Guss- und Schmiedeteile mit Bearbeitung

Datum: 04.-06. Juni 2024

Ort: Stuttgart (D)

ArbeitsSicherheit Schweiz

Fachmesse für Arbeitssicherheit, Gesundheitsschutz und Gesundheitsförderung am Arbeitsplatz

Datum: 05.-06. Juni 2024

Ort: Zürich (CH)

Achema

Internationale Leitmesse der Prozessindustrie

Datum: 10.-14. Juni 2024

Ort: Frankfurt am Main (D)

EPHJ-EPMT-SMT

Internationale Ausstellung für Uhrenindustrie, Mikrotechnologie und Medizinaltechnik

Datum: 11 – 14 Juni 2024

Ort: Genf (CH)

SENSOR + TEST

Internationale Fachmesse für Sensorik, Mess- und Prüftechnik

Datum: 11.-13. Juni 2024

Ort: Nürnberg (D)

MedtecLIVE with T4M

Fachmesse für die gesamte Wertschöpfungskette der Medizintechnik

Datum: 18.-20. Juni 2024

Ort: Stuttgart (D)

Stanztec

Fachmesse Stanztechnik

Datum: 25.-27. Juni 2024

Ort: Pforzheim (D)

all about automation

Fachmesse für Industrieautomation

Datum: 28.-29. August 2024

Ort: Zürich (CH)

maintenance Schweiz

Schweizer Fachmesse für industrielle Instandhaltung und Facility Management

Datum: 28.-29. August 2024

Ort: Zürich (CH)

IFA Berlin

Weltleitmesse für Unterhaltungselektronik und Haushaltsgeräte

Datum: 06.-10. September 2024

Ort: Berlin (D)

AMB

Internationale Ausstellung für Metallbearbeitung

Datum: 10.-14. September 2024

Ort: Stuttgart (D)

Ilmac Lausanne

Networking. Forum. Aussteller

Datum: 18.-19. September 2024

Ort: Lausanne (CH)

FachPack

Europäische Fachmesse für Verpackung, Technik, Veredelung und Logistik

Datum: 24.-26. September 2024

Ort: Nürnberg (D)

parts2clean

Internationale Leitmesse für industrielle Teile- und Oberflächenreinigung

Datum: 24. - 26. September 2024

Ort: Stuttgart (D)

W3+ Fair Jena

Europas führende Plattform für Forschung und Innovationskraft

Datum: 25.-26. September 2024

Ort: Jena (D)

IN.STAND

Die Messe für Instandhaltung und Services

Datum: 08.-09. Oktober 2024

Ort: Stuttgart (D)

Motek

Internationale Fachmesse für Produktions- und Montageautomatisierung

Datum: 8.-11. Oktober 2024

Ort: Stuttgart (D)

Bondexpo

Internationale Fachmesse für Klebetechnologie

Datum: 8.-11. Oktober 2024

Ort: Stuttgart (D)

Chillventa

Weltleitmesse der Kältetechnik

Datum: 08.-10. Oktober 2024

Ort: Nürnberg (D)

VISION

Weltleitmesse für Bildverarbeitung

Datum: 08.-10. Oktober 2024

Ort: Stuttgart (D)

EuroBLECH

International Technologiemesse für Blechbearbeitung

Datum: 22.-25. Oktober 2024

Ort: Hannover (D)

ALL4PACK EMBALLAGE

The global marketplace for Packaging Processing Printing Handling

Datum: 04.-07. November 2024

Ort: Paris (F)

formnext

Fachmesse für Additive Manufacturing und die nächste Generation der intelligenten industriellen Produktion

Datum: 09.-11. November 2024

Ort: Frankfurt am Main (D)

Medica

Die Weltleitmesse der Medizinbranche

Datum: 11.-14. November 2023

Ort: Düsseldorf (D)

electronica

Weltleitmesse und Konferenz der Elektronik

Datum: 12.-15. November 2024

Ort: München (D)

SEMICON Europa

Europäische Leitmesse für Mikroelektronik

Datum: 12.-15. November 2024

Ort: München (D)

BrauBeviale

Europäische Fachmesse für die Getränkewirtschaft

Datum: 26.-28. November 2024

Ort: Nürnberg (D)

VALVE WORLD EXPO

Weltweite Leitmesse für Industrie-Armaturen

Datum: 03.-05. Dezember 2024

Ort: Düsseldorf (D)

Hardware

Schweizer Fachmesse für Werkzeuge und Eisenwaren

Datum: 12.-14. Januar 2025

Ort: Luzern (CH)

BAUMAG Baumaschinen Messe

Schweizer Fachmesse für Baumaschinen, Baugeräte und Werkzeuge

Datum: 23.-26. Januar 2025

Ort: Luzern (CH)

glug.swiss

Der neue Treffpunkt für Bier- und Getränkeproduzierende | vom Profi bis zum Selbstvermarkter

Datum: 06.-07. Februar 2025

Ort: Aarau (CH)

Innoteq

Schweizer Fachmesse der Fertigungsindustrie

Datum: 11.-14. März 2025

Ort: Bern (CH)

intec

Internationale Fachmesse für Werkzeugmaschinen, Fertigungs- und Automatisierungstechnik

Datum: 11.-14. März 2025

Ort: Leipzig (D)

GrindTec

Internationale Fachmesse für Werkzeugbearbeitung und Werkzeugschleifen

Datum: 11.-14. März 2025

Ort: Leipzig (D)

Zuliefermesse Z

Internationale Zuliefermesse für Teile, Komponenten, Module und Technologien

Datum: 11.-14. März 2025

Ort: Leipzig (D)

CCE International

Europas wichtigster Branchenevent für die Wellpappen- und Faltschachtelindustrie.

Datum: 11.-13. März 2025

Ort: München (D)

ISH

Weltleitmesse für Wärme, Wasser und Luft

Datum: 17.-21. März 2025

Ort: Frankfurt am Main (D)

Fastener Fair

Internationale Fachmesse für die Verbindungs- und Befestigungsbranche

Datum: 25.-27. März 2025

Ort: Stuttgart (D)

IFFA

Internationale Leitmesse – Technology for Meat and Alternative Proteins

Datum: 03.-08. Mai 2025

Ort: Frankfurt (D)

Moulding Expo

Internationale Fachmesse Werkzeug-, Modell- und Formenbau

Datum: 20.-23 Mai 2025

Ort: Stuttgart (D)

LABVOLUTION

Europäische Fachmesse für innovative Laborausstattung und die Optimierung von Labor-Workflows

Datum: 20.-22. Mai 2025

Ort: Hannover (D)

Automatica

Die Leitmesse für intelligente Automation und Robotik

Datum: 24.-27. Juni 2025

Ort: München (D)

LASER World of PHOTONICS

Weltleitmesse und Kongressfür Komponenten, Systeme und Anwendungen der Photonik

Datum: 24.-27. Juni 2025

Ort: München (D)

SINDEX

Schweizer Messe für industrielle Automatisierung

Datum: 02.-04. September 2025

Ort: Bern (CH)

Schweissen & Schneiden

Die Schweissen & Schneiden ist die Weltleitmesse für Fügen, Trennen und Beschichten.

Datum: 15.– 19. September 2025

Ort: Essen (D)

Drinktec Deutschland

Auf der Weltleitmesse der Getränke- und Liquid-Food-Industrie

Datum: 15.-19. September 2025

Ort: München (D)

Oils + fats

Leitmesse der Öl- und Fettindustrie in Europa.

Datum: 15.-19. September 2025

Ort: München (D)

Ilmac

Fachmesse für Prozess- und Labortechnologie

Datum: 16.-18. September 2025

Ort: Basel (CH)

Swiss Medtech Expo

Fachmesse und Symposium: Inspiration, Weiterbildung und Netzwerk

Datum: 16. - 17. September 2025

Ort: Luzern (CH)

AM Expo

Fachmesse und Symposium: Inspiration, Weiterbildung und Netzwerk

Datum: 16.-17. September 2025

Ort: Luzern (CH)

EMO Hannover

Weltleitmesse für Werkzeugmaschinen und Metallbearbeitung

Datum: 22.-27. September 2025

Ort: Hannover (D)

CMS Berlin

Internationale Leitmesse für Reinigung und Hygiene

Datum: 23.-26. September 2025

Ort: Berlin (D)

POWTECH

Pharma.Manufacturing.Excellence

Datum: 23. - 25. September 2025

Ort: Nürnberg (D)

10. Schweisstec

Internationale Fachmesse für Fügetechnologie

Datum: 21.-24. Oktober 2025

Ort: Stuttgart (D)

A + A

Messe und Kongress für Arbeitsschutz und Arbeitssicherheit

Datum: 04.-07. November 2025

Ort: Düsseldorf (D)

productonica

Weltleitmesse für Entwicklung und Fertigung von Elektronik

Datum: 18.-21. November 2025

Ort: München (D)

AQUA Suisse

Die Schweizer Fachmesse für kommunales und industrielles Wassermanagement.

Datum: 26.-27. November 2025

Ort: Zürich (CH)

Pumps & Valves

Die Fachmesse für industrielle Pumpen, Armaturen & Prozesse

Datum: 26. - 27. November 2025

Ort: Zürich (CH)

Swiss Plastics Expo

Schweizer Fachmesse Kunststoffindustrie

Datum: 20.-22. Januar 2026

Ort: Luzern (CH)

wire Düsseldorf

Weltmarktführer und First Mover der Draht- und Kabelindustrie präsentieren ihre Innovationen in Maschinen, Anlagen und smarter Fertigung. Erleben Sie Innovationen.

Datum: 13.-17. April 2026

Ort: Düsseldorf (D)

interpack

Führende Messe für Prozesse und Verpackung

Datum: 07.-13. Mai 2026

Ort: Düsseldorf (D)

GIFA

International Giesserei-Fachmesse mit Technical Forum

Datum: 21.-25. Juni 2027

Ort: Düsseldorf (D)

NEWCAST

Internationale Fachmesse für Gussprodukte mit Newcast Forum

Datum: 21.-25. Juni 2027

Ort: Düsseldorf (D)

Bezugsquellenverzeichnis