Zerspanungstechnik im Wandel der Zeit

Der klassische Formenbau hatte es vor einigen Jahren vorgemacht. Die funkenerosive Bearbeitung zur Herstellung von Formwerkzeugen wurde zu einem sehr großen Teil durch eine damals neuartige Frästechnologie, das Hochgeschwindigkeitsfräsen (HSC), abgelöst. Natürlich waren auch die CAD/CAM-Hersteller gefordert, um diese neue Frästechnologie mit optimierten Werkzeugweg-Berechnungsalgorithmen bestmöglich zu unterstützen. Welche Innovationen in der Metallzerspanung zeichnen sich also heute ab?

Im Maschinenbau ist eindeutig zu erkennen, dass Unternehmen bei Neuinvestitionen im Maschinenumfeld immer mehr auf universell einsetzbare Werkzeugmaschinen setzen. Dreh-Fräs-Kombinationen sind heute eine sehr interessante Option für Zerspanungsbetriebe. Nebenbei können diese Maschinen sowohl für Drehteile als auch für kubische Frästeile verwendet werden. Programmiertechnisch stellen diese Werkzeugmaschinen eine große Herausforderung für die Anwender dar. Die Komplexität von mehreren synchron laufenden Bearbeitungsachsen sowie der Einsatz von kombinierten Positionierachsen machen ein CAD/CAM-System unumgänglich. Jede technologische Einschränkung durch das CAD/CAM-System würde die Wirtschaftlichkeit einer komplexen Werkzeugmaschine schmälern. Daraus ergibt sich eine sehr interessante Konstellation: „Die Maschine würde, wenn das CAD/CAM-System könnte!“

Um die Leistungsfähigkeit einer modernen Bearbeitungsmaschine voll ausschöpfen zu können, ist unbedingt darauf zu achten, dass das CAD/CAM-System mit den Möglichkeiten der Maschine und dem Zerspanungs-Know-how des Unternehmens in Einklang gebracht wird. Das bedeutet, dass wahrscheinlich viele CAD/CAM-Systeme ein lauffähiges NC-Programm generieren können, aber die Wirtschaftlichkeit nicht immer im Vordergrund steht.

Die CAD/CAM-Technologie bietet heute im Wesentlichen drei verschiedene Modelle zur Berechnung von Werkzeugwegen. Für die Mehrachs-Synchronbearbeitung wird in der Regel auf Algorithmen, die auf analytischen Flächen basieren, gesetzt. Die 3-Achs-Synchronbearbeitung verwendet Triangulierungsmodelle als Basis. Das Konturzugberechnungsmodell wird häufig für die klassische 2-Achs-Bearbeitung eingesetzt. Welches Berechnungsmodell idealerweise zum Einsatz kommt, sollte von Fall zu Fall bewertet werden. So kann es durchaus vernünftig sein, für ein klassisches 2D-Berarbeitungsteil, das als Prototyp gefertigt wird, eine Bearbeitungsstrategie auf Triangulierungsbasis zu verwenden. Diese besitzt einen hohen Automatisierungsgrad und verwendet Standardfräswerkzeuge. Der Programmieraufwand wird dadurch sehr stark reduziert, die Laufzeit auf der Maschine und der Werkzeugverschleiß sollten allerdings nicht im Fokus stehen.

Sollte das gleiche Bauteil zerspanungstechnisch optimiert oder die Laufzeit reduziert werden, dann wird ein höherer Programmieraufwand durch die Verwendung von konturbezogenen Bearbeitungsstrategien und der eventuelle Einsatz von Sonderwerkzeugen für ein betriebswirtschaftlich und qualitativ besseres Ergebnis gerne in Kauf genommen. Natürlich gibt es Anwendungsfälle, die ohnehin keine alternative Bearbeitungsstrategie zulassen. So werden zum Beispiel universelle, sprich CAD-basierte, Turbinenschaufel- oder Kurbelwellenbearbeitungen immer eine flächenbasierte Werkzeugwegberechnung erfordern.

Neben der funktionstechnischen und qualitativen Anforderungen an die Fertigungsteile nimmt der Anspruch an ein gefälliges und modernes Design mittlerweile einen hohen Stellenwert ein. Auch hier ist zu erkennen, dass die umfangreichen Funktionen der CAD-Systeme zu einer hohen Komplexität der Bauteile geführt haben. Einfache Funktionsteile werden zu Designteile hochstilisiert und stellen eine hohe Herausforderung an die Fertigung dar. Nur eine Kombination von Bearbeitungsstrategien, die auf unterschiedliche Berechnungsmodelle zurückgreifen, bietet die Grundlage zur wirtschaftlich ausgewogenen Fertigung.

Der heute technisch mögliche Idealzustand eines CAD/CAM-Systems wird durch die Kombination dieser Berechnungstechnologien erreicht. Erst der Mix dieser Technologien lässt eine hohe Einflussnahme des NC-Programmierers auf das NC-Programm zu. Eine moderne Werkzeugmaschine durch ein technologisch anspruchsvolles NC-Programm wirtschaftlich zu betreiben, steht in einem unmittelbaren Zusammenhang mit der Leistungsfähigkeit eines CAD/CAM-Systems. Auch die Entwicklung vieler Fertigungsbetriebe hin zur Variantenvielfalt und zur Just-in-Time-Fertigung rückt das CAD/CAM-System in den Mittelpunkt vieler Betrachtungen.

Ohne leistungsfähiger CAD/CAM-Systeme, die für viele differenzierte Anwendungen die optimale Lösung bieten, das Unternehmens-Know-how unterstützen und ein breites Spektrum an Möglichkeiten bieten, wird sich der Erfolg durch den Einsatz von hochtechnisierten Werkzeugmaschinen nur schwerlich einstellen. Nur eine enge Abstimmung der einzelnen Komponenten wird den heimischen Wirtschaftsstandort im Bereich der Zerspanungstechnik absichern.

Auf der Metav in Düsseldorf kann man sich in Halle 9 von den Coscom-Systemen überzeugen.W

www.coscom.eu