Neue FOOKE Barrenfräse kombiniert hohes Zerspanvolumen bei ausgesprochener Wirtschaftlichkeit

Eine gänzlich neue Lösung für das Fräsen von Aluminiumbarren bietet die FOOKE GmbH mit einer speziellen Fräsmaschine in Gantry-Hochportalbauweise: Die intelligente Verknüpfung eines relativ kleinen Schneidwerkzeugs, des High-Speed-Cuttings, eines ausgeklügelten Prozessmonitorings sowie des High-Productive-Cuttings ermöglichte eine Barrenfräse, die bei ausgesprochen hoher Fräsqualität besonders wirtschaftlich arbeitet. Die Auslegung und Verknüpfung der oben genannten Parameter erfolgte auf Basis einer exakten Berechnung des optimalen Zerspanungsvolumens pro eingesetztem Kilowatt. So ist bei der neuen Fräse die Gesamtanschlussleistung um gut 1/3 geringer als bei herkömmlichen großen Barrenfräsen. Dabei verfügt die Anlage über ein Zerspanvolumen von bis zu 36 Litern pro Minute bei einer feingeschlichteten Oberfläche.

Die Neuentwicklung einer Barrenfräse durch den Spezialisten für 5-Achs Fräsmaschinen und Fräsbearbeitungszentren wurde durch eine konkrete Kundenanfrage initiiert. Die Anforderungen des Kunden waren dabei klar definiert: Die Qualität der Oberfläche, die durch den Prozess vorgegebene Durchlaufgeschwindigkeit, sowie ein möglichst geringer Energieverbrauch. Die bislang bei dem Kunden eingesetzte Fräse mit großem Werkzeugdurchmesser hatte diesbezüglich aufgrund ihrer Geometrie Nachteile, die FOOKE nun mit dem neuen Konzept aufgewogen hat: Der großer Durchmesser der bislang eingesetzten Fräse erforderte hohe Frässpindel-Drehmomentkräfte, die eine entsprechende Anschlussleistung der Anlage bedingten. Allein dies sprach für ein Konzept mit einer deutlich kleineren Fräse. Als Argument für einen kleineren Werkzeugdurchmesser kam hinzu, dass dieses aufgrund der geringeren Hebelkräfte eine deutlich höhere Steifigkeit besitzt, so dass bessere Planebenheitswerte erzielt werden können.

Ausgeklügeltes Prozess-Monitoring
Als Spezialist für Portalfräsmaschinen setzt das Borkener Unternehmen in vielen Fällen auf High-Speed-Cutting, so auch in diesem Projekt: durch eine besonders hohe Geschwindigkeit der Schneide wird eine gute Oberflächenqualität erzielt. Dies war insbesondere bei diesem Kunden der Fall, da die Durchlaufgeschwindigkeit des Werkstücks aufgrund vor- und nachgelagerter Prozesse vorgegeben war. Das bedeutet: Eine schnellere Schneide kann bei vorgegebenem Werkstückdurchlauf häufiger am Werkstück schneiden. Dies begegnete dem Kundenwunsch nach einer hohen Oberflächengüte.

Die einzige Vorgabe für das High-Productive-Cutting - das möglichst effiziente Zerspanen - war, dass die Bearbeitungszeiten sich an der Taktung der vor- und nachgelagerten Prozesse orientierten. Vor diesem Hintergrund wurde das optimale Zerspanungsvolumen pro eingesetztem Kilowatt errechnet, und die Anlage für eine Bewegungsführung mit 10 Metern/Sekunde ausgelegt. Da die Rohbarren über die ihre gesamte Länge geringfügig unterschiedliche Stärken aufweisen, führt dies zu unterschiedlichen Widerständen bei der Bearbeitung. Damit das Zeitspanvolumen immer identisch bleibt, wird der Vorschub im Millisekundenbereich durch die Prozesssteuerung geregelt. Hierzu wird das Drehmoment der Spindel ständig überwacht, und darüber der Vorschub angepasst. Dies führt unter anderem dazu, dass auch das eingesetzte Drehmoment konstant bleibt. Berücksichtig werden dabei auch Parameter wie weitere Störeinflussgrößen oder der Frässchneideverschleiß. Möglich wird dies unter anderem durch den Einsatz einer Direkt-Motorspindel, die eine sehr gute Regelperformance bietet. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich das Spindeldrehmoment in einem sehr kleinen Toleranzbereich überwachen lässt. So kann zum Beispiel der Werkzeugschneideverschleiß identifiziert und rechtzeitig auf ein Schwesterwerkzeug gewechselt werden. Der Wechsel vollzieht sich vollautomatisch, so dass direkt weitergearbeitet werden kann. Mit diesen Aspekten bietet die neue FOOKE Barrenfräsmaschine eine interessante Kombination aus Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit.