Formenbauer setzt auf HPM-Fertigung

Formenbauer setzt auf HPM-Fertigung
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Blick in die Mikron HPM 600U, dessen Stärke eine hohe Zerspanleistungist, aber nicht nur.
23.07.2015 | Der Formen- und Werkzeugbauer Willi Frehner AG hat sich auf die Herstellung von Spritzguss- und Druckgusswerkzeugen spezialisiert, die unter anderem in die Automobil-Industrie gehen. Um solche Werkzeug zu fertigen, sind hohes Zeitspanvolumen, Präzision und Oberflächen bei höchster Prozesssicherheit gefordert. Die Mikron HPM 600U von GF Machining Solutions ist für diese Aufgabe perfekt ausgelegt.

Die 20 Mitarbeiter starke Willi Frehner AG aus Oberbüren (SG) – gegründet vom Vater Willi Frehner, heute von Vater und Sohn (Marco) gemeinsam geführt – bietet Formen- und Werkzeugbau-Know-how für ein breites Produkte-Spektrum an. Es fängt beim Druckguss-Werkzeugbau an (Druckgusswerkzeuge, Entgratungswerkzeug und Bearbeitungsvorrichtungen) und hört beim Kunststoff-Werkzeugbau auf  (Thermoplast-, Duroplast- und Silikonwerkzeuge). Qualität, Präzision und Zuverlässigkeit sind oberstes Gebot. Nicht zuletzt deshalb, weil die Werkzeuge des Unternehmens auch in die Automobilindustrie gehen. Für diesen Industriesektor werden beispielsweise Lenksäulen oder DVD-Halterungen von Premium-Fahrzeugen in Grossserien hergestellt.
Marco Frehner: «Neben der Automobilindustrie werden unsere Druckguss-Werkzeuge zur Produktion von Medizin-Kompressor-Zylindern eingesetzt, für Getriebegehäuse professioneller Bohrhämmer eines Weltmarktführers oder für Netzwerkstecker mit filigranen Kernen, die in die Elektronikindustrie gehen. Druckguss wird zum Beispiel dann eingesetzt, wenn die Anforderungen an die Festigkeit und Robustheit des Werkstücks besonders anspruchsvoll sind. Eine unserer Stärken im Druckgussbereich liegt unter anderem darin, Werkzeuge herzustellen, die in der Lage sind dünnwandige (unter 1-2 mm Wandstärke) Druckgussteile zu produzieren. Unsere Druckguss-Kompetenzen haben wir in über 30-jähriger Zusammenarbeit mit unseren Kunden und Maschinenlieferanten weiter entwickelt.»

HPM-Maschine für Spanvolumen und Präzision

HPM-Maschine für Spanvolumen und Präzision
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Kompetenz von Willi Frehner AG: Detailbild eines Prototypenform 1-fach, mit drei hydraulischen Schiebern
Die Willi Frehner AG realisiert Werkzeuge für den Druckguss und Spritzguss bis zu einem Gesamtgewicht von ca. 5t. Um solche Werkzeuge auf höchstem qualitativen Niveau  zu fertigen, investierte das Unternehmen im März 2013 in ein 5-Achs-Simultan-Fräsbearbeitungszenter Mikron HPM 600U‘ von GF Machining Solutions (früher GF AgieCharmilles). Die Verfahrwege der Maschine liegen bei X/Y/Z = 650 x 650 x 550 mm. Die direktangetriebenen Rundschwenkachsen und der Dualantrieb in der Y-Achse sorgen gemeinsam mit effizienten Motorspindeln sowie einem hochsteifen Maschinenaufbau  (15-Tonnen) für höchste Zerspanleistungen bei perfekter Präzision.

Mitbewerber genau unter die Lupe genommen
Doch bevor die HPM 600U den Zuschlag bekam, wurden die Mitbewerber des Schweizer WZM-Bauers  unter die Lupe genommen. Verkaufsingenieur Martin Planzer von GF Machining Solutions kennt die Marktsituation der WZM-Hersteller: «In unserem Sektor gibt es sehr starke Mitbewerber, die ausgezeichnete WZM anbieten. Doch können wir uns maschinen- und wartungstechnisch differenzieren. Unbedingt hervorzuheben ist, dass wir für den Formen- und Werkzeugbau über eine Vollabdeckung verfügen.»
M. Frehner bestätigte dessen Aussage: «Wir setzen seit langem auf einen durchgängigen Maschinenparkt von GF Machining Solutions: vom Draht- und Senkerodieren bis hin zum Fräsen. Die sehr guten Erfahrungen in der Vergangenheit, sowohl mit den Maschinen als auch mit dem Service von GF Machining Solutions haben einen sehr grossen Teil dazu beigetragen, dass die Maschinen von dieser Firma bei uns sehr hoch im Kurs stehen. Und zum Service kann ich aus eigener Erfahrung folgendes betonen: Wenn ein ‚Notfall‘ ist, dann sind sie am nächsten Morgen da. Das ist überzeugend.
Im Formen- und Werkzeugbau bietet dieses Unternehmen für alle Bereiche eine Lösung: vom Senk- und Drahterodieren bis hin zu den HSM- und HPM- Werkzeugmaschinenlösungen, alles was sich ein Formen- und Werkzeugbauer wünscht. So wie das GF Machining Solutions mit ihrem Know-how anbietet, ist es sicher einzigartig. Die Fachberater als auch die Servicetechniker sind vom Fach. Die meisten kennen den Formen- und Werkzeugbau seit ihrer ‚Stifti‘. Diese Erfahrungen fliessen in den Werkzeugmaschinenbau ein, das merken wir eindeutig. Es gibt für jede Anwendung in unserem Bereich eine passende Maschine mit ihren Stärken. Die Mikron HPM 600U ist aus mehreren Gründen perfekt zugeschnitten auf unsere Anforderungen im Fertigungsbereich»

3 Mikrometer‘ Wiederholgenauigkeit

3 Mikrometer‘ Wiederholgenauigkeit
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Bis zu D = 0.4mm Fräser können dank der 20'000er Spindel ausgezeichneet eingesetzt werden, das ist wichtig für filigrane Strukturen.
Die Maschine produziert bei der Willi Frehner AG ausgesprochen präzis mit 3-5 µ Wiederholgenauigkeit. Marco Frehner hebt hervor: «Die Präzision kommt nicht von allein. Zum einen muss das Maschinenkonzept stimmen. Das macht GF Machining Solutions ausgezeichnet. Hier kommt die Schweizer Tradition der Präzisionsfertigung zum Tragen. Die Maschine in Gantry-Bauweise ist extrem massiv konzipiert. Dazu verfügt sie über eine sehr gute Ausstattung, unter anderem eine 70 bar Innenkühlung, die Laservermessung und die vielseitige HPM-Hochleistungsspindel mit 20‘000 U/min. Auf der anderen Seite benötigt es gut ausgebildete Mitarbeiter, die wissen, wie man eine solche Maschine in diesem Hochleistungs- und Hochpräzisionsbereich fährt. Ohne deren Praxis-Kenntnisse geht gar nichts. Die Symbiose zwischen Handwerk und Technologie muss stimmen. Mit der Investition in die hochproduktive Präzisionsmaschine Mikron HPM 600U kommen wir einen Schritt weiter.»

Schweizer Spitzen-Spindeltechnologie
Damit die Kombination Hochvolumenzerspanung (HPM) und Präzision mit dieser Maschine möglich ist, ist unter anderem dem ‚Herz‘ der HPM 600U zu verdanken. Hier kommt das Schweizer Know-how der StepTec-Antriebs-Technologie mit Vektorregelung voll zum Tragen. Die aufwendig entwickelten Inline-Werkzeugspindeln sorgen mit ihren hohen Drehmomenten für das Abtragen grosser Spanvolumen und dank der hohen Drehzahlen bringen Sie hohe Oberflächengüten. Genau das Anforderungsprofil, das der Formen- und Werkzeugbau benötigt.
 
Keramik-Spindellagerung
Bei der Hochleistungsspindel setzen die Schweizer WZM-Bauer auf das Beste was am Markt verfügbar ist: hochsteife und temperaturunempfindliche Keramik-Hybrid Spindellagerungen. In Verbindung mit einer geregelten Spindelmantelkühlung, ist höchste Präzision gewährleistet. Die hochsteife HSK A-63-Schnittstelle mit Plananlage sorgt letztlich dafür, dass die enormen Leistungsreserven der 39 kW starken Spindel (39 kW, 20‘000 1/min, 83 Nm, optional 28‘000 1/min, 36 kW, 36 Nm, je 40% ED) immer prozesssicher in das Werkstück eingebracht werden können. Die Plananlage an die Spindelnase des Hohlschaftkegels (HSK) sorgt letztlich dank höherem Querschnitt für die entsprechende Steifigkeit und auch bei Höchstdrehzahlen für Null-Versatz in Z-Richtung. Apropos Steifigkeit: «Die Maschine baut sehr stabil, die Fräser halten erheblich länger als auf unseren älteren Maschinen bei gleichen Anwendungen. Das zahlt sich aus», ergänzt M. Frehner.
 
Ins Volle und ins Harte: wie in Butter
Zur Leistung der Maschine sagt Marco Frehner: «Das Zeitspanvolumen ist beeindruckend. Wir setzten kürzlich einen High-Feed-Fräser ein, um in gehärtetes Material ins Volle zu Fräsen. Der ging da rein, wie in Butter. Das ist nur möglich, wenn das Maschinenkonzept für Hochleistungsfräsen ausgelegt ist.»
Doch die Maschine kann noch mehr als Volumenzerspanung, das ist auch nötig, denn: auch filigrane Konturen sind im Formen- und Werkzeugbau gefragt. Das bedingt den Einsatz von Werkzeugen mit geringen Durchmessern. Genügend hohe Schnittgeschwindigkeiten lassen sich nur über hohe Drehzahlen erreichen.  «Dank der hohen Drehzahlen von 20‘000 1/min können wir bis zu Ø 0.4 mm kleine Fräser einsetzen. Und schliesslich müssen wir noch hervorragende Oberflächen schlichten. Hier verfügt die Maschine mit ihren hohen Drehzahlen und der sehr guten Achsdynamik und -Beschleunigung für eine perfekte Symbiose. Sie macht hervorragende Oberflächen in kurzer Zeit, unter anderem deshalb, weil sie trotz der der grossen Massen hoch dynamisch abzeilt. Kurz: die Maschine kann genau das was wir benötigen. Sie passt perfekt in unser Fertigungs-Portfolio.»

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