Formel-1 für die Stationärtechnik

Ziel des jetzt abgeschlossenen HSC-Holz-Projektes war die Einführung des Hochgeschwindigkeitfräsens (High-Speed-Cutting, HSC) in die Bearbeitungszentren. Die sehr flexible Stationärtechnik sollte ihr Leistungsdefizit gegenüber der unflexibleren Durchlaufbearbeitung verringern. Ende September haben die Beteiligten die inzwischen weitgehend marktreifen Entwicklungen vorgestellt.

Nachdem das Bundesministerium für Bildung und Forschung den Wettbewerb Hochleistungsverfahren ausgeschrieben hatte, bewarb sich vor drei Jahren ein Konsortium aus Holzverarbeitern, ihren Technologieanbietern und Forschungseinrichtungen mit dem HSC-Projekt und erhielt den Zuschlag. Insgesamt sind Fördergelder in Höhe von 870 000 Euro geflossen.

Beteiligt waren der Maschinenbauer Homag, die Werkzeughersteller Leuco und Leitz, der Spindelhersteller Benz, die Fachhochschule Rosenheim, das Institut für Werkzeugmaschinen an der Universität Stuttgart, der Möbelfrontenhersteller Reichert, Pfalzgrafenweiler, sowie der Sitzmöbelhersteller Wössner aus Sulz.

Das bisher übliche Drehzahlspektrum für das Oberfräsen reichte für das Gros der Maschinen bis etwa 18 000 min-1 in einigen Fällen bis 24 000. Mit dem HSC-Projekt sind jetzt auch Maschinen mit 30 000 bis 40 000 min-1 verfügbar, was beispielweise für das Umfangsfräsen von Küchenfronten bei Reichert eine Leistungsteigerung von 20 Prozent bedeutet. Die reine Fräszeit lässt sich je nach Profil und Werkstoff um bis zu 30 bis 40 Prozent reduzieren, wie Oliver Galli von Leuco mitteilt.

Einen besonderen Beitrag haben die Werkzeughersteller geleistet. Um die Vorschubgeschwindigkeit bei gleichem Zahnvorschub zu steigern bleiben die Möglichkeiten, die Schneidenzahl oder die Drehzahl zu erhöhen. Ersteres haben beide Werkzeughersteller verworfen, da dies große Werkzeugdurchmesser mit hohen Fliehkräften und entsprechender Unwucht zur Folge hätte. Also entwickelten sie Werkzeuge mit möglichst kleinem Durchmesser und sehr hohen zulässigen Drehzahlen. Schwachstelle war das Spannfutter, das ab 24 000 min-1 keinen sicheren und präzisen Rundlauf mehr erlaubt. So hat Leitz ein hochpräzises Spannsystem entwickelt, in dem die Bohrung für die Werkzeugaufnahme für den Werkzeugwechsel mit einer Induktionsheizung erhitzt und auseinandergedehnt wird. Ein ähnliches System hat Leuco entwickelt. Hier ist die Bohrung für die Werkzeugaufnahme leicht dreieckförmig deformiert. Eine Spezialvorrichtung beseitigt für den Werkzeugwechsel die leichte Deformation.

Nun galt es Werkzeuggeometrien für möglichst kleine Durchmesser zu entwickeln. Leuco empfiehlt hier sogar für die Massivholzbearbeitung Diamantschneiden, da sich diese an sehr schlanken Werkzeugkörpern festlöten lassen. Nachteil ist ein geringerer Keilwinkel aufgrund der Materialsprödigkeit.

Leitz hat im Rahmen des HSC-Projektes Fräser mit Hartmetallwendeplatten entwickelt. Das Problem bestand darin, die Spanräume so klein zu dimensionieren, dass die Schaftfräser genügend Steifigkeit aufweisen und gleichzeitig das komplette Spanvolumen in Richtung Absaugung abtransportieren können.

Dipl.-Ing. Hans-Ulrich Paul von der Fachhochschule Rosenheim und Prof. Dr.-Ing. Johannes Tröger vom Institut für Werkzeugmaschinen der Universität Stuttgart haben verschiedene Mess- und Berechnungsmethoden vorgestellt, mit denen man die Schnittkräfte bestimmen kann. Diese Erkenntnisse helfen zum einen, die maximal zulässige Drehzahl zu ermitteln, und zum anderen, die Werkzeuge zu konstruieren.

Der Maschinenhersteller Homag ging auf sein Maschinenkonzept ein. Wichtig seien vor allem eine sehr steife Maschinenausführung, um die Schwingungen gering zu halten, sowie eine Masseneinsparung für eine hohe Dynamik. Die Maschinensteuerung ist um eine Komponente zur Regelung des Zahnvorschubes ergänzt worden. So passt sich die Drehzahl der Vorschubgeschwindigkeit an, was Brennspuren beim Fräsen von Ecken verhindert.

Benz hat Hochgeschwindigkeitsaggregate mit einer automatischen Auswuchtung entwickelt. GM

Qualität gesteigert

Kaum Nachfrage

Sinnvolle Entwicklung