HSC Fräsmaschinen

HSC-Fräsen bezeichnet in der Metallverarbeitung ein spanabhebendes Fertigungsverfahren, bei dem die Schnittgeschwindigkeit durch sehr hohe Spindeldrehzahlen und Vorschubgeschwindigkeiten um ein Mehrfaches höher liegen als bei der klassischen Zerspanung. Um die hohen Schnittgeschwindigkeiten zu erzielen, ist die abzutragende Spandicke äußerst gering. Um die hohen Drehzahlen und Vorschübe zu erreichen, werden an HSC Fräsmaschinen besondere Anforderungen gestellt.

Geschichte

Bereits seit den 1930er Jahren verfügt man über das Wissen des Fräsens mit hohen Schnittgeschwindigkeiten. Ein gewisser Herr Salomon aus den Vereinigten Staaten meldete 1931 ein Patent an, welches ein Verfahren beschrieb, dass eine theoretische Bearbeitung von Stahl mit damals gewöhnlichen Werkzeugen aus Schnellarbeitsstahl mit Schnittgeschwindigkeiten ab 42.000 m/min ermöglicht. Dieses theoretische Wissen wurde jedoch niemals praktisch erprobt. Erst in den 1950er Jahren fanden parallel in der damaligen Sowjetunion und den USA praktische Versuche mit Zerspanung an HSC Fräsmaschinen statt. Hier wurde Stahl mit HSS-Werkzeugen mit Schnittgeschwindigkeiten zwischen 40.000 und 50.000 m/min erfolgreich zerspant.

Diese extremen, experimentellen Schnittgeschwindigkeiten sind bis heute in der industriellen Anwendung nicht realisierbar, legten jedoch den Grundstein für die Verbreitung des Hochgeschwindigkeitsfräsens. Aktuell liegen die erreichbaren Schnittgeschwindigkeiten auf HSC Fräsmaschinen bei 8000m/min bei Kunststoffen, 5000 m/min bei Werkstücken aus Aluminium und 3000 m/min bei Werkstücken aus Stahl.

Anwendungsbereiche

HSC Fräsmaschinen und das dazu gehörige Verfahren kommen immer dann zum Einsatz, wenn höchste Anforderungen an die Zerspanungsleistung und die Oberflächenqualitäten gestellt werden. Hauptsächlicher Verbreitungsbereich von HSC Fräsmaschinen sind der Werkzeug-, Modell- und Formenbau. Auch in der Luftfahrindustrie werden HSC Fräsmaschinen zur Zerspanung der typischen, kostenintensiven Leichtbauteile eingesetzt.

Vorteile des HSC Fräsens

HSC Fräsmaschinen ermöglichen die Bearbeitung von Werkstücken mit einem bis zu 30 % höheren Zeitspanvolumen gegenüber klassischen Fräsmaschinen. Die Vorschubgeschwindigkeiten liegen um bis zu 10-mal höher, während die Schnittkräfte bis zu 30-fach geringer liegen. Durch diese technologischen Möglichkeiten lassen sich besonders fragile, dünnwandige Werkstücke bearbeiten, was mit konventioneller Frästechnik nicht oder nur eingeschränkt möglich wäre. Auf qualitativ hochwertigen HSC Fräsmaschinen lassen sich Oberflächenqualitäten erzielen, die ansonsten nur in einem zweiten Arbeitsgang durch den Einsatz von Schleifmaschinen oder Schleifaggregaten möglich wären. Durch den schnellen Spanabtrag wird die beim Zerspanungsprozess entstehende Wärme nicht auf das Werkstück übertragen, sondern verbleibt im Span. Hierdurch wird ein Verzug der Werkstücke vermieden. Ein Einsatz von Kühlschmierstoffen ist nicht oder nur in geringsten Mengen (Minimalmengenschmierung) erforderlich.

Nachteile des HSC Fräsens

HSC Fräsmaschinen müssen über einen vollständig gekapselten Arbeitsbereich verfügen. Durch die extrem hohen Schnittgeschwindigkeiten werden selbst kleinste Späne auf Fluggeschwindigkeiten gebracht, die höher liegt als die von Projektilen aus Schusswaffen. Diese Vollkapselung der Fräsmaschinen verteuert die Anschaffung. Weiterhin muss bei dem Betrieb von HSC Fräsmaschinen auf einen erhöhten Werkzeugverschleiß geachtet werden. Diese Standzeitverringerung der Werkzeuge wird jedoch in der Regel durch ein erhöhtes Zeitspanvolumen ausgeglichen. Da HSC Fräsmaschinen mit hohen Drehzahlen betrieben werden, sind besonders gewuchtete Werkzeuge und Werkzeugaufnahmen einzusetzen. Der Standard von Werkzeugaufnahmen bei diesen Maschinen liegt zumeist bei HSK 63 oder, bei größeren Maschinen, HSK 100. Nur mit diesen Aufnahmen kann ein dauerhafter Betrieb von HSC Fräsmaschinen ohne Werkzeugbruch oder zerstörten Spindellagerungen gewährleistet werden.

Die HSC Fräsmaschinen aus dem Hause NCmind werden für vereinfachte Wartung mit austauschbaren Hochfrequenzspindeln ausgestattet. Im Falle von Verschleiß können die Spindeln so ohne großen Arbeits- und Zeitaufwand ausgetauscht werden.

Anforderungen an HSC Fräsmaschinen

Damit eine HSC Fräsmaschine den hohen Belastungen dauerhaft und ohne Präzisionsverlust standhält, werden besondere Anforderungen an den Aufbau der Maschine gestellt. Die Maschinen aus dem Hause NCmind sind schon vom Grundaufbau her auf hohe Schnittgeschwindigkeiten ausgelegt. Ein komplett aus Guss gefertigtes Maschinenbett verringert die auftretenden Schwingungen während der Zerspanung und qualitativ hochwertige Linearführungen in den Fräsachsen sorgen für schnelle Positionierung und eine sehr hohe Wiederholgenauigkeit. Selbstverständlich sind die Arbeitsbereiche aller HSC Fräsmaschinen von NCmind vollständig verkleidet und großzügig mit Sichtbereichen versehen. Dies garantiert den Schutz des Bedieners bei gleichzeitig optimaler Sicht auf das Werkstück und den Zerspanungsprozess.

Die Software der HSC Fräsmaschinen aus dem Hause NCmind bestechen nicht nur durch die überaus schnellen Satzverarbeitungszeiten, sondern sind darüber hinaus dank der vollständigen Integration in Windows-Umgebungen auch noch sehr komfortabel bedienbar.

Die Stärke einer HSC Fräsmaschine zeigt sich an der Spindel. Die Profis von NCmind wissen um den erhöhten Verschleiß an den Lagern von Hochfrequenzspindeln, daher sind die meisten HSC Fräsmaschinen von NCmind mit austauschbaren Motorspindeln für Drehzahlen bis 60.000 min-1 ausgestattet. Im Falle eines Defekts oder Verschleiß verringern sich durch den einfachen Ausbau und Austausch der Spindeln die teuren Stillstandzeiten der HSC Fräsmaschinen drastisch.

HSC Fräsmaschinen als Portalmaschinen

Wie oben bereits erwähnt finden sich die meisten Anwender von HSC Fräsmaschinen im Modell- und Formenbau. Hier sind es zumeist große und sperrige Werkstücke, die es zu bearbeiten gilt. NCmind weiß um die Anforderungen seiner Kunden, daher sind alle HSC Fräsmaschinen von NCmind in Portalbauweise ausgeführt. Die Produktpalette liegt zwischen kleinen Fräsmaschinen mit einer Arbeitsfläche von einigen Zentimetern bis hin zu Maschinen, auf denen kubische Werkstücke mit mehr als 1000 mm Kantenlänge zerspant werden können. Die Vorteile einer Portalmaschine im Einsatz als HSC Fräsmaschine liegen dabei in der sehr hohen Stabilität bereits durch den Grundaufbau, den geringen zu bewegenden Massen (was sich in hoher Positioniergeschwindigkeit auszeichnet) und der idealen Ableitung entstehender Kräfte über das Portal der Maschine.

HSC Fräsmaschinen werden in den seltensten Fällen „von der Stange“ gekauft. Eine intensive Beratung durch die Spezialisten von NCmind sollte daher am Anfang jeder Überlegung stehen. Die Ingenieure und Anwendungstechniker von NCmind freuen sich darauf, Ihre Anforderungen an eine moderne, robuste und hochrentable HSC Fräsmaschine in die Tat umzusetzen. Gerne können Sie uns hierzu jederzeit kontaktieren. Selbstverständlich können Sie mit dem Kauf einer HSC Fräsmaschine auch das komplette Servicepaket erwarten. Sprechen Sie uns an, wir freuen uns auf Ihre Anfragen!