Werkzeug- und Formenbau

Formen, Vorrichtungen und Werkzeuge werden in der Metall- und Kunststoffverarbeitung, in Gießereien und anderen Industrie­betrieben tagtäglich gebraucht. Die richtige CAM-Lösung hilft hier, die Herausforderungen der arbeits- und kostenintensiven Fertigung zu meistern.

Vor allem die geometrische Vielfalt und die zahllosen verschiedenen Bauteil­eigenschaften stellen Werkzeug- und Formenbauer täglich vor neue Heraus­forderungen. Mit im Fokus stehen dabei die notwendigen Bearbeitungs- und Programmierzeiten sowie die Nachfrage nach höchster Präzision und besten Oberflächen. Deshalb ist es entscheidend, die passenden Bearbeitungsprozesse zur Verfügung zu haben, und das setzt wiederum die richtige CAM-Software voraus.

Doch egal, wie anspruchsvoll die Aufgaben im Werkzeug- und Formenbau auch sind, mit der CAM-Software hyperMILL® sind diese effizient zu lösen. Von Formaufbauten und Schiebern bis zu Formeinsätzen kann mit hyperMILL® jedes Werkzeug und jede Form schnell und fehlerfrei programmiert werden. High-Speed- und High-Performance-Cutting-Strategien (HSC und HPC) ermöglichen ein besonders effizientes Fräsen – bei gleichzeitig erhöhten Werkzeugstandzeiten. Für nicht fräsbare Bereiche bietet OPEN MIND ein durchgängiges Elektroden- und Drahterodiermodul.

Herausforderungen der Branche

  • Senkung der Rüstzeiten: Komplett- und Mehrseitenbearbeitung von Formplatten, Einsätzen und Schiebern durch 5-Achs-Technologien
  • Verringerung der Programmierzeiten: automatisierte NC-Programmierung dank Feature- und Makrotechnologie
  • Reduzierung der Bearbeitungszeiten: innovative HSC- und HPC-Strategien für das Schruppen und Schlichten
  • Erhöhung der Prozesssicherheit: durch kollisionsgeprüfte Werkzeugbahnen und modernste Simulationstechnik
  • Qualitätsverbesserung: Verschleifzyklen minimieren die Nachbearbeitung
  • Losgröße 1: Erfordert hohe Prozesssicherheit, auch bei der mannlosen Fertigung
  • Extrem hartes Material: Bei formgebenden Komponenten mit einer Härte von über 60 HRC sind effiziente HSC- und HPC-Strategien für eine werkzeug- und maschinenschonende Bearbeitung gefragt

CAD für CAM: Effizientes Programmieren beginnt beim 3D-Modell

Gerade im Werkzeug- und Formenbau mit seinen komplexen Aufgaben punktet die „CAD für CAM“-Lösung von OPEN MIND besonders eindrucksvoll. Vom Datenimport bis zum Erodieren – die CAD-Software hyperCAD®-S mit ihrem umfangreichen Schnittstellenpaket erlaubt dem CAM-Anwender, unterschiedlichste CAD-Daten schnell und sicher zu verarbeiten. hyperCAD®-S überzeugt zudem mit maßgeschneiderten Filterfunktionen: Neben Filtern für bekannte Eigenschaften wie Layer und Farbe verfügt hyperCAD®-S über benutzerdefinierte Filter, die auf gängigen Geometrien und auf Systemeigenschaften basieren. Auch für ein intelligentes Elementemanagement ist gesorgt. Ob Rechtecke, Punktewolken, Polygonnetze oder sogar Werkzeugwege: CAM-relevante Elemente sind bereits im CAD-Kern enthalten, was alle Abläufe ungemein beschleunigt.

Automatisieren und Standardisieren leicht gemacht

Die NC-Programmierung bildet oftmals den Flaschenhals in der Prozesskette. Die Feature- und Makrotechnologie von OPEN MIND erlaubt eine NC-Programmierung in Rekordzeit, zum Beispiel bei prismatischen Formplatten mit all ihren 2,5D-Geometrien und einer Vielzahl an Bohrungen für Kühlsysteme. Die Feature- und Makrotechnologie führt nicht nur zu enormen Zeiteinsparungen, sie lässt sich auch besonders einfach anwenden. Die im CAD festgelegten Farbcodierungen für Taschen und Bohrungen enthalten sämtliche Bearbeitungseigenschaften, um diese Bauteilgeometrien mit hyperMILL® komplett zu programmieren.

CAM-Strategien für branchentypische Bauteile

3D-Strategien3D-Strategien

Normtasche/High-Feed-Cutting (HFC)

hyperMILL® bietet eine Vielzahl von Funktionen für die HSC- und HFC-Bearbeitung. Durch die Nutzung einer frei definierbaren Werkzeuggeometrie werden beispielsweise Hochvorschubfräser exakt abgebildet und bei der Kollisionskontrolle sowie der Restmaterialberechnung vollständig berücksichtigt. In Verbindung mit der Funktion „Normtasche“, bei der kreis- oder rechteckförmige Taschengeometrien automatisch in den zu bearbeitenden Bereich eingepasst werden, können die Bearbeitungszeiten enorm reduziert werden. Dabei werden durch die linearen Maschinenbewegungen sehr hohe Vorschubwerte erzielt.

Sanftes Überlappen

Treffen flache und steile Bauteilbereiche aufeinander, weist die gefräste Oberfläche oft unerwünschte Strukturen auf. Mit der Option „Sanftes Überlappen“ lässt sich die Oberflächen­qualität in den Übergangs­bereichen optimieren. 3D-Schlicht­strategien sowie 3D- und 5-Achs-Restmaterial­bearbeitung unterstützen diese Funktion.

Automatische Flächenverlängerung

Damit beim Spritzgießen am Endprodukt keine Naht sichtbar wird, muss die Trennebene zwischen düsen- und schließseitigem Formaufbau absolut dicht sein. Die beteiligten Frästeile brauchen dafür scharfe, unverletzte Kanten. Mit der Funktion „Automatische Flächenverlängerung“ können NC-Programmierer ausgewählte Fräsflächen umlaufend verlängern, um ein sauberes Fräsergebnis zu erhalten. Diese „CAD für CAM“-Funktionalität macht ein vorheriges Modifizieren der Fräsflächen im CAD-System überflüssig.

hyperMILL® MAXX MachininghyperMILL® MAXX Machining

Performance-Paket: HPC-Schruppen

Taschen kommen sowohl bei Formaufbauten als auch bei Einsätzen häufig vor. Bei der Schruppbearbeitung kann hier besonders viel Zeit eingespart werden. Bestens geeignet hierfür ist das HPC-Schruppmodul von hyperMILL® MAXX Machining. Diese Strategie arbeitet mit spiralförmigen und trochoidalen Werkzeugbewegungen, was zu einer Kombination von optimalen Fräswegen, maximalem Materialabtrag und kürzestmöglichen Fertigungszeiten führt.

5-Achs-tangentiales Ebenenschlichten

Die Bearbeitung steiler oder flacher Ebenen mit dem Schlichtmodul von hyperMILL® MAXX Machining macht eine enorme Zeitersparnis möglich. Von OPEN MIND hierfür entwickelte konische Tonnenfräser weisen sehr große Radien auf und ermöglichen so größere Bahnabstände als Kugelfräser. Das Ergebnis sind optimale Oberflächen, längere Werkzeugstandzeiten sowie signifikante Zeiteinsparungen von bis zu 90 Prozent gegenüber dem abzeilenden Verfahren mit Kugelfräsern.

5-Achs-Schlichten prismatischer Verrundungen

Um qualitativ hochwertige Übergänge zwischen verschiedenen Wandbereichen herzustellen, können Tonnenfräser hocheffizient genutzt werden. Bei der stechenden und ziehenden Schlichtbearbeitung wird ein extrem hoher Vorschub erreicht. Hierbei wird der angestellte Tonnenfräser nach dem Prinzip eines Hochvorschubfräsers eingesetzt. Die Anstellung und der Kontaktpunkt des Tonnenfräsers werden vollautomatisch berechnet.

ElektrodeElektrode

hyperCAD®-S Electrode

Im Werkzeug- und Formenbau muss die Funkenerosion wichtige Aufgaben übernehmen, um scharfkantige und nicht fräsbare Bauteilbereiche zu fertigen. Das Elektrodenmodul hyperCAD®-S Electrode automatisiert das Konstruieren und Programmieren von Elektroden. Der NC-Programmierer wählt die zu erodierenden Flächen auf der Bauteilgeometrie, die dazu passenden, kollisionsfreien Elektroden werden automatisch erstellt, und bei Bedarf werden automatisch Elektrodenflächen verlängert sowie Rohling und Halter abgeleitet. Der nahtlose Transfer in die CAM-Software hyperMILL® beinhaltet Geometrie- sowie technologische Angaben, um anschließend die Elektroden sicher zu programmieren.

Beste Bearbeitungsergebnisse und minimierte Nachbearbeitung

Die CAD/CAM-Software hyperMILL® bietet neben hoch entwickelten CAM-Frässtrategien auch ein durchgängiges Elektrodenmodul sowie eine integrierte Drahterodier-Lösung. So steht für jede Art von Fertigungsprozess das perfekte Verfahren für Sichtflächen und nicht sichtbare Flächen zur Verfügung. Und ganz gleich ob Weich- oder Hartbearbeitung – hyperMILL® bietet stets eine Vielzahl an effizienten Strategien für alle Anforderungen des Werkzeug- und Formenbaus.

Mit der CAM-Software hyperMILL® sind 5-Achs-Simultanstrategien so leicht programmierbar wie 3D-Strategien. Durch 5-Achs-CAM-Strategien kann der Anwender kurze und damit stabile Werkzeuge einsetzen und erzielt so größtmögliche Prozesssicherheit.
Dank der 5-Achs-Technologie werden Erodierprozesse bei tiefen Kavitäten auf ein notwendiges Maß reduziert. Bei der Schlicht- und Restmaterialbearbeitung helfen innovative Verschleifstrategien zudem sichtbare Übergänge und Kanten vermeiden. Selbst die Wärmeausdehnung der Spindel wirkt sich nicht nachteilig auf die Beschaffenheit der Oberflächen aus, sodass auch hier makellose Ergebnisse gewährleistet sind.
Über allem steht immer das Ziel, optimale Qualität zu erreichen und so aufwendigen und teuren Nachbearbeitungen vorzubeugen.

Durchgängiges Elektrodenmodul: effizient arbeiten in einem einzigen Bedienumfeld

Manche Bauteilbereiche müssen auf Grund ihrer Oberfläche oder Geometrie erodiert werden. OPEN MIND hat deshalb ein durchgängiges Elektrodenmodul entwickelt, das nahtlos in die CAD/CAM-Software integriert ist: hyperCAD®-S Electrode unterstützt den kompletten Prozess zum Herstellen von Elektroden – und das unter einer einzigen Bedienoberfläche. Mit hyperCAD®-S Electrode lassen sich aus den CAD-Daten die Elektroden ableiten und dann das NC-Programm für den Fräsprozess erstellen. Ob Grafit oder Kupfer: Effiziente HSC- und HPC-Strategien dienen zum schnellen, sicheren und werkzeugschonenden Bearbeiten unterschiedlichster Elektrodenvarianten. Mit vordefinierten Bearbeitungsmakros können Elektroden zudem in Rekordzeit automatisch programmiert werden. Für den Erodiervorgang werden alle notwendigen Technologie- und Bauteildaten automatisch in hyperMILL® übernommen. Der Anwender wählt die entsprechende Elektrode aus und erstellt das NC-Programm für das Fräsen der Elektrode. Dank der Anbindung an die Partnersoftware CERTA kann hyperCAD®-S Electrode auch in Automatisierungsstraßen und vollautomatisierte Prozesse integriert werden.

Vorteile auf einem Blick

  • CAD für CAM: hyperCAD®-S für die optimale Bauteilanalyse und -aufbereitung
  • Komplettlösung für alle Bearbeitungen: vom Fräsen, Senk- und Drahterodieren bis zum Drehen in einer Bedienoberfläche
  • Einfach zu programmieren: intuitiv und durch Automatismen unterstützt
  • Hohe Prozesssicherheit: optimale Fräsbahnen sowie zuverlässige Simulation und Kollisions­vermeidung
  • Optimierte Schrupp- und Schlichtstrategien: für effiziente, werkzeug- und maschinenschonende Bearbeitungen, auch bei schwer zerspanbaren, harten Materialien
  • Hoher Automatisierungsgrad: Feature- und Makrotechnologie bis hin zur vollständigen Projektautomatisierung

Erhöhte Produktivität durch Prozesssicherheit

Mit „Geisterschichten“ in der Nacht und am Wochenende kann der Werkzeug- und Formenbau seine Produktivität entscheidend steigern, was allerdings höchste Anforderungen an die Prozesssicherheit und -stabilität nach sich zieht. Mit kollisionsgeprüften Werkzeugbahnen und modernsten Simulationen liefert die CAM-Software hyperMILL® hier einen wichtigen Baustein für die mannlose und mannarme Fertigung. Die auf dem NC-Code basierte Simulation hyperMILL® VIRTUAL Machining stellt exakt die realen Maschinenbewegungen dar, womit der Anwender ein Höchstmaß an Prozesssicherheit erhält. Neben der Simulation bietet hyperMILL® VIRTUAL Machining auch zahlreiche Möglichkeiten für die Analyse und Optimierung von Fertigungsprozessen.
Für den Werkzeug- und Formenbau bedeutet dies einen Schritt in Richtung Industrie 4.0, sodass er auch künftig wettbewerbsfähig ist.

Galerie

Videos

KundenstimmenKundenstimmen


M.R. Mold & Engineering Corp.

Rick Finnie spricht über seinen Erfolg mit der CAM-Software hyperMILL®. (in englisch)

5-axis Machining5-axis Machining


5-Achs-Bearbeitung: Makino-Maus

Das Demoteil war Gegenstand eines Workshops in Zusammenarbeit mit Makino und dient als Beispiel für eine mit hyperMILL® und seinem MAXX Machining-Paket programmierte Kavität. MAXXimum Performance mit dem Hochleistungs-Schrupp- und Schlichtmodul. Mit 5-Achs-Technologie und leistungsfähigen Werkzeugen wie Tonnenfräsern wurde diese Demo in kurzer Zeit gefräst – und das mit einer hohen Oberflächenqualität.

hyperMILL® MAXX MachininghyperMILL® MAXX Machining


hyperMILL® MAXX Machining: High-Performance Machining example

Hochleistungsbearbeitung eines Demoteils mit hyperMILL® MAXX Machining-Strategien für das Bohren, Schruppen und Schlichten. 5-Achs-Bearbeitung auf einer DMG MORI DMU 85 monoBLOCK.
Material: 1.1730 (C45) Stahl