Maximale Präzision und schnelle Bearbeitung

Automobilzulieferer Hirschvogel beschleunigt mit dem Performance-Paket hyperMILL® MAXX Machining Programmierung und Fräsoperationen.

Die maximale Präzision beibehalten, aber deutlich effizienter arbeiten – das gelingt der Hirschvogel Automotive Group durch den Einsatz des CAM-Programms hyperMILL® von OPEN MIND. Der Programmier­aufwand sank auf einen Bruch­teil, die Bearbeitungs­zeiten verkürzte sich im zwei­stelligen Prozent­bereich. Wichtiger Zusatz­effekt: Werkzeuge und Maschinen werden geschont.

Um in der Automobilindustrie erfolgreich zu sein, müssen die Produkte höchste Qualitäts­anforderungen erfüllen, absolut zuverlässig geliefert und extrem wirtschaft­lich gefertigt werden. Die Hirschvogel Automotive Group hat diesen Erfolg bei verschiedensten namhaften Automobil­herstellern und -zulieferern welt­weit. Der Umsatz mit Teilen für Antriebs­strang, Fahrwerk, Motor, Getriebe, Diesel- sowie Benzin­einspritzung steigt kontinuierlich und kräftig.

Für rund die Hälfte der Erlöse sorgt das Stamm­werk im oberbayerischen Denklingen, die Hirschvogel Umformtechnik GmbH. Per Warm­umformung, Halbwarm­umformung, Kalt­umformung und Rund­kneten entstehen dort täglich Teile, die in Summe 1.000 Tonnen Gewicht haben. Ohne Spitzen­leistungen im Werkzeug­bau ließe sich die erforderliche Qualität der Produkte nicht erreichen. Daher stellt Hirschvogel alle Werkzeuge – die mit dem Produkt in Berührung kommen – selbst her.

Nach dem Motto „Stillstand ist Rückschritt“ arbeitet die Mannschaft um Robert Haug, Leiter Planung und NC-Programmierung des Hirschvogel-Werkzeugbaus in Denklingen, ständig an Verbesserungen der Qualität und Prozesse. Diese Denk­weise hat der Abteilung schon mehrere Auszeichnungen eingebracht. 2010 wurde sie beispiels­weise Gesamt­sieger des renommierten Wettbewerbs „Excellence in Production“ und damit „Werkzeugbau des Jahres 2010“, einer Initiative des WZL der RWTH Aachen und dem Fraunhofer Institut für Produktions­technologie IPT.

Schneller programmieren – schonender Fräsen

Einen großen Fortschritt haben Haug und seine Kollegen mit dem Umstieg auf das CAM-Programm hyperMILL® von OPEN MIND erzielt. Durch den Einsatz des Performance-Pakets hyperMILL® MAXX Machining wurde der Zeit­aufwand vieler Bau­teile für die Programmierung der Fräs­maschinen verringert, Bearbeitungs­zeiten, Maschinen- sowie Werkzeug­belastung reduziert und im Bereich der 5-Achs-Bearbeitung taten sich neue Fertigungs­möglichkeiten auf.

Präzision im einstelligen Mikrometerbereich ist für die zirka 250 Werkzeugbauer in Denklingen ein absolutes Muss – sie war demnach auch eine Minimal­voraussetzung, als 2013 der Umstieg vom früheren CAM-System im Fräs­bereich auf eine leistungs­stärkere Lösung geplant wurde.

Dass unter den anfangs 13 betrachteten Programmen die Wahl schließlich auf hyperMILL® von OPEN MIND fiel, hat unter anderem mit der Zeit­einsparung bei der Programmierung zu tun, denn im Werkzeug­bau geht es stets um kleine Los­größen. Entsprechend bedeutsam ist der Zeit­aufwand für die Programmierung. Bei den fast 200.000 Werkzeugen, die Jahr für Jahr in Denklingen hergestellt werden, schwankt die Los­größe zwischen eins und 24, im Durch­schnitt liegt sie bei drei. Und bei rund einem Drittel handelt es sich um neue Werk­zeuge, für die neue Fräs­programme erstellt werden müssen. Gefertigt werden die zwischen 100 Gramm und zwölf Tonnen schweren Werkzeuge unter anderem auf 32 Fräszentren – 17 von diesen sind 5-achsig.

„Mit hyperMILL® MAXX Machining konnten wir Bearbeitungszeiten sowie Maschinen- und Werkzeugbelastung erheblich reduzieren.“

Robert Haug, Leiter Planung und NC-Programmierung, Hirschvogel-Werkzeugbau in Denklingen

Fünf Minuten statt eineinhalb Stunden

NC-Programmierer Günter Fasching nennt ein Beispiel für die Beschleunigung seiner Arbeit: „Wenn ich früher ein 5-Achs-NC-Programm eines Verzahnungs­stempels fertig erstellt hatte, musste ich anschließend etwa eineinhalb Stunden warten, bis die Fräs­bahnen berechnet waren. Mit hyperMILL® ist dies in rund fünf Minuten erledigt. Selbst auf einem Laptop reichen dafür zehn Minuten aus.“

Große Zeitvorteile beim Programmieren erzielt die CAM-Mannschaft in Denklingen auch mit der Funktion 5-Achs-optimiertes Restmaterial­schruppen. Ausgehend von einer vorherigen Operation generiert der Zyklus für das High-Speed-Cutting (HSC) automatisch optimierte und kollisions­geprüfte Werkzeug­wege für die Restmaterial­bearbeitung. Ein weiterer Vorteil bei der indexierten 5-Achs-Bearbeitung ist der Einsatz von kürzeren Werkzeugen. Dadurch ist eine höhere Stabilität und Performance gegeben. Besonders effizient lassen sich mit dieser Strategie schwer zugängliche Bereiche und Kavitäten fertigen.

Früher, so berichtet NC-Programmierer Thomas Karg, habe man sich beim Programmieren des Restmaterial-Schruppens manuell, Anstellung für Anstellung, voranarbeiten und dabei diverse Restriktionen beachten müssen. Wählt man nun die Funktion „indexieren“, erfolgt die Definition der Anstellungen von B- und C-Achse einfach und schnell über zwei Methoden. Mit der Auswahl von „Ebenen“ wird die Anstellung aus den Ebenen­normalen generiert. Im „3D-Modus“ werden die Anstellungen automatisch innerhalb eines definierten Winkel­bereichs erstellt. Alle Verbindungs­wege zwischen den Anstellungen sind optimiert und voll kollisions­geprüft. „Zudem läuft die Bearbeitung sehr viel schneller“, betont Karg. Da die vierte und fünfte Achse über die Anstellungen realisiert werden, muss das Fräs­programm nur drei Achsen bewältigen. „Beeindruckt haben uns die extrem kurzen Programmier- und Berechnungs­zeiten sowie die maschinen- und werkzeug­schonende Bearbeitung“, erklärt Robert Haug.

Bohrungserkennung erspart viele manuelle Operationen

Enorm beschleunigt wird die Arbeit der Hirschvogel-Programmierer zudem durch die ausgezeichnete Feature- und Makro­technologie. hyperMILL® nutzt Geometrie­informationen aus dem CAD-System, sogenannte Features, wie Bohrungen und Taschen, für die Weiter­verarbeitung im CAM. Die für ein Feature typischen, sich wiederholenden Bearbeitungs­strategien werden mit Werkzeugen und Technologie­daten verbunden, als Makro definiert und in der Makro­datenbank abgelegt. Dadurch können Bearbeitungs­folgen einfach und schnell entsprechenden Geometrien zugewiesen und Programm­teile praktisch per Maus­klick erzeugt werden.

Mit der hyperMILL® Feature- und Makro­technologie lässt sich der Programmier­aufwand deutlich senken. Ein Beispiel aus der Praxis: Um Bohrungen schräg in ein Werk­stück einzubringen, müssen Fräser zunächst die Ober­fläche anfräsen und gewisser­maßen ein Einstiegs­loch schaffen, damit der Bohrer recht­winklig aufsetzen kann. Beim zuvor genutzten CAM-System musste jeder dieser Fräs­vorgänge manuell programmiert werden. Mit der Bohr­feature­erkennung erfolgt diese Programmierung nun weitgehend automatisch. Die damit erzielte Zeit­einsparung ist enorm. „Bei einem Werk­stück mit 100 Bohrungen habe ich früher mehr als einen Tag mit dieser Programmier­arbeit verbracht. Nun reichen zwei Stunden aus“, berichtet Programmierer Fasching.

Spindelbelastung um 70 Prozent verringert

Massiv beschleunigt wird auch die Schrupp­bearbeitung etwa bei der Elektroden­herstellung. Die Zeit­einsparung, die mit den High-Performance-Cutting-Strategien des hyperMILL® MAXX Machining Pakets erzielt wird, beziffern die Hirschvogel-Werkzeugbauer auf durch­schnittlich zehn bis 20 Prozent. Wie ist dieses Optierungs­potenzial zu erreichen? Ganz einfach: Die HPC-Bearbeitung erfolgt in spiral­förmigen und trochoidal ähnlichen Werkzeug­bahnen. Eine dynamische Vorschub­anpassung an die vorhandenen Schnitt­bedingungen sorgt dafür, dass immer mit der höchst­möglichen Vorschub­geschwindigkeit gefräst wird. Das Ergebnis sind optimale Fräswege mit maximalem Material­abtrag bei kürzest­möglichen Fertigungs­zeiten. Sowohl prismatische als auch gekrümmte Bauteil­flächen sind auf diese Weise äußerst schnell zu schruppen. Innovative Algorithmen sorgen dafür, dass pro Fräser­zahn immer ein konstantes Span­volumen abgetragen wird. Dadurch wird das Werkzeug gut ausgelastet, aber nicht überlastet. Das Ergebnis sind signifikante Beschleunigungen beim Schruppen. Die Bearbeitungs­strategie erhöht Geschwindigkeit und Standzeit. Gleichzeitig werden Werkzeug und Maschine geschont.

So betreibt Hirschvogel etwa eine relativ kleine Maschine mit einer Hochgeschwindigkeits­spindel, auf der Grafit­elektroden gefräst werden. „Mit unserem alten CAM-System kamen wir dabei an die Belastungs­grenze der Spindel. Mit den HPC-Strategien des Power-Pakets hyperMILL® MAXX Machining liegen wir nur noch bei 20 bis 30 Prozent der Maximal­belastung“, berichtet Martin Kröner. Der NC-Programmierer betont: „Das schont nicht nur die Maschine, sondern auch die Werkzeuge. Früher mussten sie nach zwei oder drei Teilen getauscht werden – jetzt stehen sie problem­los einen kompletten Auftrag mit zehn Teilen durch.“

Deutliche Verbesserungen hat Hirschvogel auch mit der Funktion 3D-Ebenen­schlichten erzielt. Bei dieser Strategie erfolgt die Bearbeitung in kontinuierlichen Helix­bewegungen. So werden bei geringerer Maschinen­belastung in kürzester Zeit beste Oberflächen­qualitäten erreicht. „Und eine optimale Oberflächen­güte ist für uns enorm wichtig“, betont Haug.

OPEN MIND Experten unterstützen zügig und flexibel

Darüber hinaus schätzen Haug und sein Team die gute Erreichbarkeit und schnelle, flexible Reaktion der Experten von OPEN MIND, wenn es um Unter­stützung geht. Für Martin Kröner und seine Kollegen ist ein wichtiger Punkt: „Die Mitarbeiter der Support-Hotline sprechen Deutsch. Da haben wir schon ganz andere Erfahrungen gemacht.“ Als weiteren großen Pluspunkt schätzt Haug und sein Team die Nähe zu dem CAM-Softwarehersteller: „Wenn wir Unterstützung benötigen, dann kommen die OPEN MIND Experten zu uns ins Werk und wir erhalten immer schnelle Lösungen“, so Haug. Und weiter führt er aus: „Mit OPEN MIND haben wir einen Partner, der uns wirklich weiter­hilft.“ Auch meint er damit, dass seine Mannschaft und OPEN MIND zusammen weitere Optimierungen vorantreiben.

Ein Beispiel dafür ist die gemeinsame Entwicklung des Post­prozessors für eine neue, 5-achsige Startloch­bohrmaschine, die Hirschvogel maßgeschneidert fertigen lässt. Damit soll die Erstellung von Spül- oder Lüftungs­löchern in den Werkzeugen automatisiert werden. Eine Partnerschaft, von der beide Seiten profitieren. Das zeigt sich auch an der Zahl der eingesetzten hyperMILL® Lizenzen. Der Start erfolgte im Frühjahr 2014 mit drei Test­lizenzen. Inzwischen wird im Stammwerk Denklingen an neun Programmier­arbeitsplätzen mit dem CAM-System gearbeitet, und am Standort für die Aluminium­umformung in Marksuhl sind drei Lizenzen im Einsatz. Hirschvogel Automotive Components in China arbeitet seit Kurzem ebenfalls mit zwei hyperMILL® Lizenzen.

www.hirschvogel.com


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