Komplettbearbeitung in Rekordzeit

Hochmotivierte Mitarbeiter, moderne Werkzeugmaschinen und das CAM-System hyperMILL^® bilden die Basis für den stetig wachsenden Geschäftserfolg von KNARR. Ausschlaggebend ist die Leistungsfähigkeit der einzelnen Bearbeitungszyklen mit weitreichenden Möglichkeiten bezüglich Mehrseiten- und 5-Achs-Bearbeitung, Tieflochbohr-, Mess- und Automatisierungstechnik.

Die mittelständische KNARR Unternehmensgruppe in Helmbrechts ist ein leistungsstarker Partner für den Werkzeug- und Formenbau, der sämtliche Normalien bis zum kompletten Formaufbau nach Kundenwunsch herstellt. Mit 20 Jahren Berufserfahrung, zuletzt als Leiter des Werkzeug- und Formenbaus eines renommierten kunststoffverarbeitenden Unternehmens, gründete Rainer Knarr 1994 seine eigene, gleichnamige Firma, die sich ganz der Werkzeugfertigung verschrieben hat. Mit dem Wissen, was Werkzeug- und Formenbauer wirklich brauchen, gründete er im Jahr 2000 ein weiteres Unternehmen, für den Vertrieb von Normalien – mit eigenem Handelskatalog.

Mittlerweile beschäftigt die KNARR Unternehmensgruppe am Firmensitz im oberfränkischen Helmbrechts rund 190 Mitarbeiter, die dafür sorgen, dass KNARR vielen Werkzeug- und Formenbau-Unternehmen als kompetenter Partner gilt. Das während der letzten gut 20 Jahren generierte Know-how kommt den eigengefertigten Normalien zugute, die von KNARR auch in Sonderausführungen geliefert werden, wie Thomas Wunsiedler, der stellvertretende Marketingleiter, erklärt: „Das Know-how meiner Fertigungskollegen und unser Produktionsequipment erlauben uns, auf nahezu jeden Kundenwunsch einzugehen. Wer sich einmal von der Qualität unserer Produkte überzeugen konnte, kommt – so meine Vertriebserfahrung – immer wieder.“

Zum Erfolgsrezept zählt er das Know-how, die Motivation der Mitarbeiter, den respekt­vollen und freundschaft­lichen Umgang innerhalb des Teams ebenso wie den modernen Maschinen­park. Bekräftigt durch das Vertrauen in die Beleg­schaft investiert die Geschäfts­leitung im Bereich Formaufbau-Fräsen in modernste Bearbeitungs­zentren, die seit ihrer Inbetrieb­nahme im Zweischicht­system ausgelastet werden. Da die Herstellung von Form­platten mit allen Sonder­wünschen einer klassischen Einzelteil­fertigung entspricht, kommt der CAM-Programmierung eine Schlüssel­stellung zu. „Mit der Software von OPEN MIND sind wir optimal und zukunfts­fähig ausgestattet“, betont der CAD/CAM-Profi.

Wichtiger Begleiter: ein leistungsstarkes CAM-System

Schon seit den 90er Jahren vertrauen Rainer Knarr und seine CAD/CAM-Spezialisten auf den Partner aus Weßling bei München. Marco Mergner hierzu: „Ausschlaggebend war und ist die Leistungs­fähigkeit im Technologie­bereich der einzelnen Bearbeitungs­zyklen mit weit­reichenden Möglich­keiten bezüglich Mehrseiten- und 5-Achs-Bearbeitung, Tieflochbohr-, Mess- und Automatisierungs­technik. Dazu kam die Bediener­freundlichkeit des Systems und der uns bereits bekannte gute Service von OPEN MIND.“

Heute hat die KNARR Unternehmensgruppe eine zweistellige Anzahl an hyperMILL^® Lizenzen, die in verschiedenen Abteilungen zum Einsatz kommen. Seit 2015 nutzen die CAM-Programmierer auch das CAD-System hyperCAD^®-S, das auf einem eigenen 3D-CAD-Kernel von OPEN MIND basiert und dadurch perfekt mit hyperMILL^® harmoniert. Nils Nabor, zuständiger Gebiets­vertriebsleiter bei OPEN MIND, erklärt: „hyperCAD^®-S ist ein CAD-System speziell für CAM-Programmierer, das die Abläufe beim NC-Programmieren stark beschleunigt. Es hilft, viele Herausforderungen beim Arbeiten mit Netzen, Flächen und Volumen zur Erstellung passgenauer Bauteile und Werkzeuge zu meistern. Vollkommen unabhängig vom ursprünglichen, zur Konstruktion genutzten CAD-System können mit hyperCAD^®-S große importierte Datenmengen für die spätere NC-Programmierung aufbereitet werden.“

hyperCAD^®-S – ein CAD für CAM

CAM-Programmierer nehmen hyperCAD^®-S und das vollständig integrierte hyperMILL^® als eine Einheit wahr, deren Funktionalitäten ineinander übergehen, wie Marco Mergner erklärt: „Mit hyperCAD^®-S und den darin integrierten Zeichen-, Flächen- und Solid­funktionen können alle eingangs notwendigen CAD-Aufgaben, die für eine einfache und effektive Programmierung notwendig sind, sicher erledigt werden. Bei der Aufbereitung der CAD-Daten für die spätere Fräs­bearbeitung bietet hyperCAD^®-S mit den Funktionen zur Zeichnungs­erstellung und der Nutzung sogenannter TAGs außerdem einzigartige, kunden­orientierte Funktionen an. Das System ist genau auf die Anforderungen von uns CAM-Programmieren ausgerichtet. Das ist wirklich außer­gewöhnlich und beschleunigt unsere Bearbeitung enorm.“ Das Generieren der Werkzeug­wege erfolgt in hyperMILL^®. „Hierzu stellt das CAM-System die gesamte Bearbeitungs­technologie zur Verfügung plus spezielle Funktionen wie zum Beispiel das Messen oder das Tiefloch­bohren. Das Gesamt­system ist sehr benutzer­freundlich und leicht zu erlernen“, so Marco Mergner weiter.

In der Abteilung Formaufbaufräsen sind alle Mitarbeiter nicht nur mit den Maschinen, sondern auch mit dem CAM-System hyperMILL^® bestens vertraut. Mit ihm werden sämtliche Form­platten programmiert, die anspruchsvolle Einarbeitungen und Freiform­flächen enthalten können. Die Form­platten werden hierbei oft in zwei Aufspannungen komplett von sechs Seiten bearbeitet. Spezielle Prozesse wie das Antasten des Rohteils, das Tiefloch­bohren von Kühl­kreisläufen oder das Vermessen des Bauteils nach der Bearbeitung auf der Maschine können ebenso wie ein einfacher Bohr- oder Fräs­zyklus mit hyperMILL^® programmiert und generiert werden. Da die Bauteile häufig gewisse Ähnlichkeiten untereinander aufweisen, nutzt das Team um Marco Mergner die in hyperMILL^® enthaltenen Automatisierungs­möglichkeiten: „Mit der Feature- und Makro­technologie können wir viele sich wiederholende Programmier­aufgaben automatisieren und somit erheblich beschleunigen.“
Hervorheben möchte Marco Mergner die Innovations­freude von OPEN MIND. „Sobald eine neue hyperMILL^® Version verfügbar ist, setzen wir die neuen Strategien und Methoden so schnell wie möglich zusammen um. Denn diese helfen uns oft, noch effektiver zu fertigen und die Qualität unserer Produkte weiter zu verbessern.“

Mit Performance-Paket 90 Prozent Bearbeitungs­zeit einsparen

Auch das Performance-Paket hyperMILL^® MAXX Machining bietet verschiedene innovative Technologien. Die Power-Strategien sorgen beim Schruppen, Schlichten und Bohren für enorm hohe Effizienz: „Es ist beispielhaft wie OPEN MIND seine Produkte weiterentwickelt.“ Die Schrupp­bearbeitung erfolgt in spiral­förmigen und trochoidalen Werkzeug­bewegungen. Dank der großen axialen Zustell­tiefe des Werkzeugs über die gesamte Schneiden­länge sind ein bis zu 75 Prozent schnellerer Material­abtrag als bei herkömmlichen Strategien und deutlich längere Stand­zeiten der Werkzeuge zu verzeichnen.
Noch mehr Bearbeitungszeit lässt sich mit den Strategien 5-Achs-tangentiales Ebenen­schlichten und 5-Achs-Tangential­bearbeitung des hyperMILL^® MAXX Machining Schlichtmoduls einsparen. Diese Schlichtbearbeitungen erlauben es, steile, ebene und beliebig krümmungsstetige Flächen mit konischen Tonnenfräsern zu fertigen. Auch kleine Eckradien lassen sich mit demselben Werkzeug in einem Arbeits­gang fräsen. „Mit Kugel- oder Torusfräsern würden solche Operationen viel zu lange dauern und wären dadurch nicht mehr wirtschaftlich“, erklärt Marco Mergner. Auch die Funktion 5-Achs-helikales Bohren wird bei KNARR immer wieder vorteilhaft eingesetzt. „Damit lassen sich mit in Lauf­richtung geneigten Fräsern ohne Vorbohrung unterschiedlichste Bohrungs­durchmesser auch in schwer zerspanbaren Werkstoffen erzeugen. So benötigen wir weniger Werkzeuge im Magazin und sparen Zeit.“

Zeitersparnis am praktischen Beispiel: eine statt zwölf Stunden

Wie vorteilhaft sich die 5-Achs-Tangentialbearbeitungs-Strategien mit konischen Tonnen­fräsern auswirken, demonstrierten die Zerspanungs­spezialisten der Abteilung Formaufbau­fräsen anhand einer Muster­formplatte, die für einen Knarr Präzisionstag angefertigt wurde. Dazu konstruierte das Team eine 96 mm dicken Formplatte mit einem rechteckigen, konischen Durchbruch, der einen 1 mm-Eckenradius aufweist. Für die Komplett­bearbeitung auf einem 5-Achs-BAZ DMC 80 U duoBlock von DMG MORI nutzte Marco Mergner und sein Team alle drei Module des Performance-Paketes hyperMILL^® MAXX Machining, um das passende NC-Programm zu generieren: Erst erzeugt ein Messerkopf mit dem 5-Achs-helikalen Bohren die Aussparung. Nach einem Schrupp­vorgang werden die Innenseiten sowie die gewölbten Außenflächen mit einem konischen Tonnenfräser geschlichtet. „Mit dem konischen Tonnenfräser und dem 5-Achs-tangentialen Ebenen­schlichten können wir einen Zeilenabstand von 1-2 mm wählen und erzielen selbst im engen Eckradius sehr gute Oberflächen. Mit einem 2 mm-Kugelfräser müssten wir einen Abstand von 0,01 mm oder noch kleiner wählen, um eine halbwegs ordentliche Oberfläche zu bekommen“, erklärt Marco Mergner. Zudem verzeichnet sein Fräs-Team eine enorme Zeitersparnis, wie seine beispielhafte Simulation belegt: „Das Abzeilen mit dem Kugelfräser hätte mindestens zwölf Stunden gedauert. Mit der CAM-Strategie und dem konischen Tonnenfräser sind wir in nur einer Stunde fertig und erzielen auch in den Ecken optimale Oberflächen.“

Die genannte Musterformplatte nutzt Marco Mergner auch, um weitere Stärken der CAM-Lösung hyperMILL^® hervorzuheben. Als besonders vorteil­haft betrachtet er die Möglichkeit, ein wirklich komplettes und sicheres NC-Programm zu erstellen, das bereits mit dem automatischen Ausgeben des Nullpunkts und der Antast­zyklen beginnt. „Damit sparen wir uns schon vor dem eigentlichen Zerspanen manuelle Arbeit“.
Auch händisches Messen oder das Verlagern auf ein externes Messzentrum gehören hier teilweise der Vergangenheit an.
Denn die Bauteile werden nach der Bearbeitung auf der Maschine direkt gemessen. OPEN MIND bietet für diese prozessinterne Qualitätskontrolle eine in hyperMILL^® integrierte Mess­lösung mit mehreren Mess­zyklen an. Selbst einen Reinigungs­zyklus haben die Programmierer integriert. So kommt das Bauteil in rekord­verdächtiger Zeit komplett fertig von der Maschine.

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