Im Werkzeug- und Formenbau führt kein Weg am 5-Achsen-Fräsen vorbei. So sieht es jedenfalls der Werkzeugbauer Meissner. Für den erfolgreichen Einsatz dieser Technologie müssen jedoch die Unternehmensstruktur passen, die richtigen Maschinen in der Halle stehen und eine NC-Software verwendet werden, die das Programmieren einfach, schnell und sicher macht.
Das Produktspektrum der Meissner AG aus Biedenkopf-Wallau besteht im Wesentlichen aus Werkzeugen für die Automobilindustrie. Sie gliedern sich in drei Gruppen: in Werkzeuge zum Gießen von Motorblöcken, Zylinderköpfen und anderen Gussteilen, in Blasformen vornehmlich zur Herstellung von Kraftstoffbehältern und Einfüllrohren sowie in Werkzeuge zur Produktion von Fahrzeugauskleidungsteilen aus verschiedensten Materialien. Nach der Erfolgsformel gefragt, gibt Tilman Löffelholz folgende Antwort: „In erster Linie ist das ein Verdienst der Mitarbeiter.“ Neben der leistungsstarken Konstruktions- und Entwicklungsabteilung hebt der Vorstandsvorsitzende die Bedeutung der mechanischen Fertigung hervor. Seiner Aussage nach stecken in diesem Bereich rund 80 % der Investitionen. Denn dort könne man durch Optimierung am meisten Vorteile erzielen.
Wesentlicher Bestandteil dieser Optimierung ist die verstärkte Ausrichtung aufs 5-Achsen-Fräsen. Bereits 14 von 26 Fräsmaschinen eignen sich für das simultane fünfachsige Zerspanen. Für Tilman Löffelholz hat dies in erster Linie wirtschaftliche Gründe. Reinhard Hackler, Abteilungsleiter Mechanische Fertigung, geht ins Detail: „Dass sich die Durchlaufzeiten verkürzen, liegt unter anderem daran, dass einige Arbeitsschritte wie zum Beispiel das Umspannen komplett entfallen. Aufs Senkerodieren mit der dazugehörigen Elektrodenherstellung kann man ebenfalls verzichten, was eine enorme Einsparung bedeutet.“ Als weiteren Vorteil nennt er bessere Oberflächen und Maßhaltigkeit. Reinhard Hackler untermauert dies an einem Beispiel: „Die komplexe Geometrie eines Formwerkzeugs für Sandkerne zum Gießen eines PKW-Motorblocks stellen wir zu einem großen Teil durch 5-Achsen-Fräsen her. Zum Vorschlichten und Schlichten genügen hierbei oft vier bis sechs Werkzeuge, beispielsweise ein Fräser D16 für die ebenen Bereiche und Kugelfräser vom Durchmesser D8, D6 sowie D4 bis D1 für die Kontur. Dreiachsig gefräst, wäre die Werkzeuganzahl etwa doppelt so hoch.“
Beeindruckend sind die gesunkenen Werkzeugkosten, die Reinhard Hackler folgendermaßen begründet: „Durch die geringeren Vibrationen an der Werkzeugschneide erhöhen sich die Standzeiten. Der geringere Werkzeugverschleiß und die reduzierte Zahl der Werkzeuge bewirken, dass die Werkzeugkosten bei dem beispielhaften Formwerkzeug für Sandguss auf etwa die Hälfte gesunken sind – im Vergleich zum 3-Achsen-Fräsen.“
Thorsten Koch, Gruppenleiter CAM bei der Meissner AG: „Das Programmieren ist dabei nicht aufwändiger als beim 3-Achsen-Fräsen. Zumindest dann nicht, wenn man das richtige Programmiersystem einsetzt.“ Meissner verwendet seit 1996 das CAD/CAM-System WorkNC von Sescoi. Schon damals konnten die einfache Handhabung des Systems und die hohe Prozesssicherheit durch kollisionsfreie Fräsbahnen überzeugen. „In den letzten 15 Jahren hat sich in der Konstruktion und Zerspanung viel verändert“, bemerkt Thorsten Koch. „Aber WorkNC hat mit allen Innovationen Schritt gehalten.“ Der für den Fertigungsbereich verantwortliche Reinhard Hackler erläutert: „Wir haben an allen Maschinen Laptops aufgestellt, auf denen die Maschinenbediener den Viewer und damit die Bauteilzeichnungen samt Fräsbahnen aufrufen können. So können sie sich ein detailliertes Bild von der anstehenden Bearbeitung machen. Ein Bearbeitungsblatt und den Aufspannplan gibt es zwar noch, aber der Papieraufwand hat sich reduziert.“
Die Basis für die Programmierarbeit wird in der Konstruktion gelegt. Dort arbeitet Meissner mit den drei führenden CAD-Systemen Catia, Siemens NX (früher Unigraphics) und Pro Engineer. Die Übernahme der 3D-Daten in WorkNC ist so problemlos und bedienerfreundlich wie das Programmieren selbst. Dabei sind die Neuprogrammierungen laut CAM-Leiter Thorsten Koch fast ausschließlich fünfachsig: „WorkNC bietet dafür mit der 5-Achsen-Software beste Voraussetzungen. Sie besteht im Wesentlichen aus zweierlei Modulen – dem direkten 5-Achsen-Programmieren und dem sogenannten Auto5.“ Letzteres ist ein Highlight im CAD/CAM-System, das aus existierenden 3-Achsen-Programmen automatisch 5-Achsen-Fräsbahnen generiert. Bei der Umwandlung genügt es, die gewünschte Werkzeuglänge und den Halter einzugeben. Dann rechnet die Software die Fräsbahn automatisch so um, dass eine kollisionsfreie Fräsbahn zustande kommt. Thorsten Koch lobt zudem praxisnahe Funktionen wie WorkNC Check & Go. Diese dient dazu, die Verfahrbewegung der jeweiligen Maschine unter Berücksichtigung der berechneten Fräsbahnen sowie der Positionierung des Teils auf dem Tisch zu überprüfen und darzustellen. Mit WorkNC 5-Achs lassen sich Fräsbahnen zusammen mit der Kinematik der gewählten Maschine visualisieren. wm
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