CAM-Software im Formenbau

Schruppen wie ein Weltmeister

Als Komplettanbieter für den Werkzeug- und Formenbau weiß Knarr, wie wichtig es ist, der steigenden Nachfrage nach individuellen Einarbeitungen gerecht zu werden. Bei der Einzelteilfertigung dieser spezifischen Formplatten kommt der CAM-Programmierung eine Schlüsselstelle zu. Neben einem CAD-System speziell für CAM-Programmierer, das die Abläufe beim NC-Programmieren beschleunigt, hat Open Mind auch ein Performance-Paket im Angebot, das die Zeit bei der zerspanenden Bearbeitung um bis zu 90 Prozent reduzieren soll.

Die CAM-Programmierer bei Knarr nutzen hyperMill in voller Breite von Funktionen für die Arbeitsvorbereitung über die Generierung der Werkzeugbahnen bis zur Maschinensimulation. (Bilder: Open Mind)

Fragt man Marco Mergner nach dem Erfolgsrezept des familiengeführten Unternehmens, zählt der Feinwerkmechanikermeister das Know-how, die Motivation der Mitarbeiter, den respektvollen Umgang innerhalb des Teams ebenso wie den modernen Maschinenpark auf im Bereich Formaufbaufräsen. Außerdem hebt Marco Mergner, der als Abteilungsleiter für die CAD/CAM-Programmierung und Frästechnik der Abteilung zuständig ist, die CAM-Lösung hyperMill hervor, die „unseren Anforderungen nicht nur entspricht, sondern entscheidend dazu beiträgt, dass wir uns permanent weiterentwickeln können.“

Schon seit den 90er Jahren vertrauen Rainer Knarr und seine CAD/CAM-Spezialisten auf Open Mind aus Weßling bei München. Mergner hierzu: „Ausschlaggebend war und ist die Leistungsfähigkeit im Technologiebereich der einzelnen Bearbeitungszyklen mit weitreichenden Möglichkeiten bezüglich Mehrseiten- und 5-Achs-Bearbeitung, Tieflochbohr-, Mess- und Automatisierungstechnik. Dazu kam die Bedienerfreundlichkeit des Systems und der uns bereits bekannte gute Service von Open Mind.“

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Heute hat die Knarr Unternehmensgruppe eine zweistellige Anzahl an hyperMill-Lizenzen, die in verschiedenen Abteilungen zum Einsatz kommen. Seit 2015 nutzen die CAM-Programmierer auch das CAD-System hyperCAD-S, das auf einem eigenen 3D-CAD-Kernel von Open Mind basiert und dadurch optimal an hyperMill angepasst ist. Nils Nabor, zuständiger Gebietsvertriebsleiter bei Open Mind, erklärt: „hyperCAD-S ist ein CAD-System speziell für CAM-Programmierer, das die Abläufe beim NC-Programmieren stark beschleunigt. Es hilft, viele Herausforderungen beim Arbeiten mit Netzen, Flächen und Volumen zur Erstellung passgenauer Bauteile und Werkzeuge zu meistern. Vollkommen unabhängig vom ursprünglichen, zur Konstruktion genutzten CAD-System können mit hyperCAD-S große importierte Datenmengen für die spätere NC-Programmierung aufbereitet werden.“

Ein CAD für CAM

CAM-Programmierer nehmen hyperCAD-S und das vollständig integrierte hyperMill als eine Einheit wahr, deren Funktionalitäten ineinander übergehen, wie Marco Mergner erklärt: „Mit hyperCAD-S und den darin integrierten Zeichen-, Flächen- und Solid-Funktionen können alle eingangs notwendigen CAD-Aufgaben, die für eine einfache und effektive Programmierung notwendig sind, sicher erledigt werden. Für die Aufbereitung der CAD-Daten zur späteren Fräsbearbeitung bietet hyperCAD-S mit den Funktionen zur Zeichnungserstellung und der Nutzung sogenannter TAGs außerdem einzigartige, kundenorientierte Funktionen an. Das System ist genau auf die Anforderungen von uns CAM-Programmierern ausgerichtet. Das ist wirklich außergewöhnlich und beschleunigt unsere Bearbeitung enorm.“ Das Generieren der Werkzeugwege erfolgt in hyperMill. „Hierzu stellt das CAM-System die gesamte Bearbeitungstechnologie zur Verfügung plus spezielle Funktionen wie zum Beispiel das Messen oder das Tieflochbohren. Das Gesamtsystem ist sehr benutzerfreundlich und leicht zu erlernen“, so Mergner weiter.

In der Abteilung Formaufbaufräsen beherrschen alle Mitarbeiter nicht nur die Maschinen, sondern auch dieses CAM-System. Mit ihm werden sämtliche Formplatten programmiert, die Einarbeitungen und Freiformflächen enthalten können. Die Formplatten werden hierbei oft in zwei Aufspannungen komplett von sechs Seiten bearbeitet. Spezielle Bearbeitungen wie das Antasten des Rohteils, Tieflochbohren von Kühlkreisläufen oder das Vermessen des Bauteils nach der Bearbeitung auf der Maschine können ebenso wie ein einfacher Bohr- oder Fräszyklus programmiert und generiert werden. Da die Bauteile häufig gewisse Ähnlichkeiten aufweisen, nutzt das Team um Mergner die in hyperMill enthaltenen Automatisierungsmöglichkeiten: „Mit der Feature- und Makrotechnologie können wir viele sich wiederholende Programmieraufgaben automatisieren und somit erheblich beschleunigen.“

Auch das hyperMill-Performance-Paket Maxx Machining bietet Technologien, die beim Schruppen, Schlichten und Bohren für eine hohe Effizienz sorgen. Beispielsweise erfolgt die Schruppbearbeitung in spiralförmigen und trochoidalen Werkzeugbewegungen. Durch die große axiale Zustelltiefe des Werkzeugs über die gesamte Schneidenlänge kommt es zu einem bis zu 75 Prozent schnelleren Materialabtrag als bei herkömmlichen Strategien, und die Werkzeuge erreichen deutlich längere Standzeiten.

Musterformplatte auf dem 5-Achs-Bearbeitungszentrum: Als besondere Schwierigkeit enthält sie einen rechteckigen, konischen Durchbruch mit 1-mm-Eckenradius. DGeschlichtet werden die Innenseiten, Radien sowie die gewölbten Außenflächen mit den 5-Achs-Tangentialbearbeitungszyklen und einem konischen Tonnenfräser.

Noch mehr Bearbeitungszeit lässt sich mit den Strategien 5-Achs-tangentiales Ebenenschlichten und 5-Achs-Tangentialbearbeitung des Schlichtmoduls einsparen. Diese Schlichtbearbeitungen erlauben es, steile, ebene und beliebig krümmungsstetige Flächen mit konischen Tonnenfräsern zu fertigen. Auch kleine Eckradien lassen sich mit dem gleichen Werkzeug in einem Arbeitsgang fräsen. „Mit Kugel- oder Torusfräsern würden solche Operationen viel zu lange dauern und wären dadurch nicht mehr wirtschaftlich“, erklärt Marco Mergner. Auch die Funktion 5-Achs-helikales Bohren wird bei Knarr immer wieder vorteilhaft eingesetzt. „Damit lassen sich mit in Laufrichtung geneigten Fräsern ohne Vorbohrung unterschiedlichste Bohrungsdurchmesser auch in schwer zerspanbaren Werkstoffen erzeugen. So benötigen wir weniger Werkzeuge im Magazin und sparen Zeit.“

Zeitersparnis: 11 Stunden

Wie vorteilhaft sich die 5-Achs-Tangentialbearbeitungsstrategien mit konischen Tonnenfräsern auswirken, demonstrierten die Zerspanungsspezialisten der Abteilung Formaufbaufräsen unter anderem beim diesjährigen Knarr-Präzisionstag. Dazu konstruierten sie eine 96 mm dicke Formplatte mit einem rechteckigen, konischen Durchbruch, der einen 1-mm-Eckenradius aufweist. Für die Komplettbearbeitung auf einem 5-Achs-BAZ DMC 80 U duoBlock von DMG Mori nutzte Marco Mergner und sein Team alle drei Module des Performance-Paktes hyperMill Maxx Machining, um das passende NC-Programm zu generieren: Erst erzeugt ein Messerkopf mit dem 5-Achs-helikalen Bohren die Aussparung. Nach einem Schruppvorgang werden die Innenseiten sowie die gewölbten Außenflächen mit einem konischen Tonnenfräser geschlichtet. „Mit dem konischen Tonnenfräser und dem 5-Achs-tangentialen Ebenenschlichten können wir einen Zeilenabstand von 1 bis 2 mm wählen und erzielen selbst im engen Eckradius sehr gute Oberflächen. Mit einem 2-mm-Kugelfräser müssten wir einen Abstand von 0,01 mm oder noch kleiner wählen, um eine halbwegs ordentliche Oberfläche zu bekommen“, erklärt Mergner. So erreicht sein Frästeam eine enorme Zeitersparnis, wie er mit einer beispielhaften Simulation belegt: „Das Abzeilen mit dem Kugelfräser hätte im Idealfall zwölf Stunden gedauert. Mit der CAM-Strategie und dem konischen Tonnenfräser sind wir in nur einer Stunde fertig und erzielen Top-Oberflächen, auch in den Ecken.“ cs

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