Wenn Zerspanung sicher und präzise sein muss

hyperMILL TURNING Solutions und VIRTUAL Machining tragen zu wirtschaftlicher Präzisionsbearbeitung bei

Bei Zeltwanger Maschinenbau, einem führenden Präzisionsfertiger, kommt es in der Zerspanung auf höchste Qualität und Prozesssicherheit an. Die Basis dafür legen die mit der CAD/CAM-Software hyperMILL von OPEN MIND erzeugten NC-Programme. Als wichtige Ergänzung zu den 2,5D-, 3D-, 5-Achs-Fräsmodulen sowie den TURNING Solutions erachten die CAM-Programmierer von Zeltwanger das hyperMILL VIRTUAL Machining Center, das durch NC-Code-Simulation kollisionsfreie, optimierte Werkzeugbahnen gewährleistet.

Zeltwanger Maschinenbau ist einer der führenden Dienstleister für hochkomplexe Zerspanung, Baugruppen- und Komplettmontage. Zur Unternehmensphilosophie gehört es, sich im Wesentlichen auf einige große Kunden zu konzentrieren und mit diesen eine enge Partnerschaft zu pflegen. In den letzten Jahren war es vor allem die Halbleiterindustrie, die für Umsatzwachstum sorgte. Für eines dieser Unternehmen, das auf Lasertechnologie spezialisiert ist, steuert Zeltwanger verschiedene Komponenten bei, die alle höchste Präzision erfordern – von stecknadelgroßen Edelstahlteilen bis hin zu Aluminiumblöcken, die von drei Tonnen Rohmaterial auf ein Fertigteil von nur noch 250 kg Gewicht zerspant werden. „µm-Toleranzen sind bei uns an der Tagesordnung“, erwähnt Wolfgang Pfeiffer, Leiter der CAM-Programmierung bei Zeltwanger Maschinenbau. „Bei großen Bauteilen müssen wir Bohrungen in Positionstoleranzen von 2/100 mm über eine Strecke von 2000 mm prozesssicher setzen, was ebenfalls eine große Herausforderung ist.“

Solche Aufgaben meistert das Zeltwanger Zerspanungsteam bravourös. Die Mitarbeiter sind durchwegs gut ausgebildet und verfügen am Stammsitz in Tübingen über einen Maschinenpark, der kaum Wünsche offenlässt. In der Fertigung befinden sich über 50 moderne CNC-Maschinen – vorwiegend 5-Achs-Bearbeitungszentren vertikaler und horizontaler Bauart von 650 mm bis 2100 mm X-Verfahrweg, teilweise automatisiert, bis hin zu verschiedenen Dreh-, Dreh-Fräs- und Fräs-Drehzentren.

CAM-Programmierung schafft die Basis für leistungsstarke Produktion

All diese Maschinen wollen mit CNC-Programmen versorgt werden. Dafür ist das zehnköpfige CAM-Programmierteam um Wolfgang Pfeiffer zuständig. Er erklärt: „Da sich die Losgrößen von Stückzahl 1 bis zu Kleinserien mit etwa 500 Stück bewegen, müssen wir pro Woche im Durchschnitt je nach Komplexität zwischen 20-60 lauffähige, sichere NC-Programme erzeugen. Um dieses Pensum bewältigen zu können, programmieren wir in zwei Schichten und brauchen dafür eine CAM-Software, die uns einfach, schnell und prozesssicher unterstützt.“
Seit 2008 nutzt Zeltwanger Maschinenbau das CAD/CAM-System hyperMILL von OPEN MIND. Damals löste es das 2,5D-System eines lokalen Herstellers ab, das nicht mehr weiterentwickelt wurde. „Uns war wichtig, dass die CAD/CAM-Software, das komplette Frässpektrum, also 2,5D-, 3D- und 5-Achs-Fräsen, beherrscht“, sagt Wolfgang Pfeiffer, der schon seit 2000 bei Zeltwanger tätig ist und sich an die Auswahl noch gut erinnert. „Wir nahmen vier Systeme in die engere Auswahl. Dass sich hyperMILL durchsetzte, lag zum einen an den hervorragenden Frässtrategien, die eine schnelle und hochwertige Bearbeitungsqualität gewährleisten, und zum anderen am Support. Unser damaliger Ansprechpartner bei OPEN MIND hatte eine enorme Kompetenz und stand uns mit seinem Wissen bei Fragen stets zur Verfügung, so dass in Kürze ein starkes Vertrauensverhältnis entstanden ist. Das spielte für unsere Entscheidung eine wichtige Rolle.“
Die Verantwortlichen schätzen die leistungsstarke 5-Achs-Technologie. Wolfgang Pfeiffer erklärt: „Unsere Maschinenbauteile weisen zwar kaum Freiformflächen auf, aber wir benötigen dennoch immer wieder 5-Achs-Strategien, insbesondere, wenn wir dadurch auf teure Sonderwerkzeuge verzichten können.“
Noch einen Entscheidungsfaktor hebt Pfeiffer hervor: „Wichtig war uns auch, dass OPEN MIND seine Software, die Strategien, Automatisierungs-technologien und Postprozessoren selbst entwickelt. “ Das hat den Vorteil, dass man nur einen Ansprechpartner hat und unsere Anregungen sowie Änderungswünsche auf kurzem Weg bei den Softwareentwicklern landen, was schnelle Verbesserungen verspricht.“

Für jede Bearbeitung die passende Strategie

hyperMILL unterstützt die Zeltwanger-Programmierer schon vom Eingang der CAD-Daten an. Denn zu fast 100 Prozent kommen die Aufträge als 3D-Modell im STEP-Format an, so dass sie sich direkt in hyperMILL einlesen lassen. Bei Bedarf modelliert sie ein Programmierer im integrierten CAD-Teil noch nach. Auch die benötigten Vorrichtungen werden mit den CAD-Funktionen in hyperMILL konstruiert.
„hyperMILL bietet für jede Bearbeitung die passende Strategie, ist einfach zu bedienen und stellt uns zahlreiche Automatisierungsmöglichkeiten zur Verfügung“, erklärt Pfeiffer das weitere Vorgehen. „Die Feature- und Makrotechnologie zum Beispiel ist bei uns Standard, um die Abläufe zu beschleunigen.“
Für reduzierte Bearbeitungszeiten und perfekte Oberflächen sorgt unter anderem das Performance-Paket hyperMILL MAXX Machining, das bei Zeltwanger Maschinenbau besonders bei Edelstahl und vor allem zum Schruppen genutzt wird. „Wir erzielen damit je nach Bauteil eine Zeitersparnis von bis zu 60 Prozent. Zusätzlich halbieren sich häufig die Werkzeugkosten, denn ich kann kleinere, dadurch günstigere Hartmetallwerkzeuge nutzen, die noch dazu deutlich längere Standzeiten erzielen. Selbst wenn wir nur geringe Einsparungen realisieren können, profitieren wir von einem absolut sicheren Prozess.“
Das Schlichtmodul von hyperMILL MAXX Machining wird beim Maschinenbauer Zeltwanger seltener genutzt. „Wir setzen das Schlichten mit Tonnenfräser vor allem bei unzugänglichen Bereichen, für große Bearbeitungstiefen oder Freiformflächen ein, die bei uns eben nicht ganz so häufig sind“, argumentiert Pfeiffer. „Aber auch beim Schlichten sparen wir uns sehr viel Zeit.“

Dreh-Fräsen sorgt für wirtschaftliche Komplettbearbeitung

Während Zeltwanger bei der Beschaffung von hyperMILL fast ausschließlich gefräst hat, sind inzwischen auch Dreh-Fräszentren in die Produktionshallen eingezogen. „2015 haben wir unser erstes Dreh-Fräszentrum bekommen, eine DMG MORI CTX beta 800 TC“, sagt Wolfgang Pfeiffer und weist auf die Vorteile in der Fertigung hin: „Durch die Kombination von Drehen und Fräsen auf einer Maschine lassen sich viele Teile in einem Arbeitsgang komplett bearbeiten. Dadurch entfallen Liegezeiten beim Maschinenwechsel, und Umspannfehler werden vermieden.“
In seiner eigenen Abteilung war die Einführung der Hybridbearbeitung mit einer gewissen Herausforderung verbunden. Denn Dreh-Fräszentren zu programmieren, gehört zu den anspruchsvollsten Aufgaben. Doch hyperMILL unterstützt das Programmierteam auch hierbei – mit seinen TURNING Solutions und dem darin verfügbaren TURN-MILL Machining.
„Die Einarbeitung in dieses Softwaremodul war im Großen und Ganzen problemlos“, sagt Wolfgang Pfeiffer. „Die Bedienung der Drehfunktionen ist weitgehend analog zum Fräsen gestaltet, so dass sie für unsere hyperMILL erfahrenen Kollegen quasi selbsterklärend war.“ Die Programmierer erhalten damit zuverlässige Werkzeugbahnen und eine verlässliche Simulation für diese durchaus kollisionsgefährdeten Maschinen.
Heute besitzt Zeltwanger drei Dreh-Fräszentren DMG MORI CTX beta TC und ein Fräs-Drehzentrum vom Typ DMG MORI DMU 80 FD, das mit einem schnelldrehenden Tisch ausgestattet ist. Auch hierfür bietet hyperMILL mit dem Modul MILL-TURN Machining perfekte Unterstützung. Denn damit lassen sich die leistungsstarken Frässtrategien mit Drehoperationen kombinieren, was eine Komplettbearbeitung mit hoher Effizienz, präzisen Fertigungsergebnissen und maximaler Sicherheit ermöglicht.
Edgar Maier, seit Anfang 2023 für Zeltwanger zuständiger Außendienstmitarbeiter von OPEN MIND, erklärt: „Fräsdrehen besitzt ein enormes Potenzial, wenn es darum geht, ein bestimmtes Teilespektrum zu fertigen. Wenn ein Frästeil eine rotationssymmetrische Außen- oder Innenkontur aufweist, ist es oft am effizientesten, eine Drehbearbeitung zu nutzen. Darum haben wir in unseren hyperMILL TURNING Solutions Fräsen und Drehen eng miteinander verzahnt.“

Virtual Machining sorgt für sichere und optimierte Fräsbahnen

Ein wertvolles Instrument, um komplexe Bearbeitungen optimiert und sicher kollisionsfrei zu gestalten, ist hyperMILL VIRTUAL Machining (VM). Es vereint die Vorteile einer auf CAM-Daten basierenden Simulation mit denen einer NC-Code-Simulation. Edgar Maier, der früher als Anwendungstechniker tätig war, erklärt den Effekt: „Dadurch dass alle Prozessinformationen aus dem CAM-System, beispielsweise Negativaufmaße, gebrochene Kanten oder Bohrungsparameter, in die Simulation einfließen, vermeidet der Anwender, dass ihm bei diesen Bearbeitungen fälschlicherweise eine Kollision angezeigt wird, und er erspart sich eine zeitaufwendige Bewertung dieser Kollisionsbereiche.“
Wolfgang Pfeiffer stimmt dem zu. Als wichtigste Vorteile von hyperMILL VIRTUAL Machining nennt er die Sicherheit, die sich aus der Anwendung bei jeglicher Zerspanung ergibt, ob Fräsen, Drehen oder Hybridbearbeitung.
Er schätzt außerdem, dass VM ein präzises Arbeiten ‚einfordert‘. Denn der Anwender muss ordentlich arbeiten, zum Beispiel müssen Halter und Werkzeug genau definiert sein, sonst komme man nicht an den NC-Code. Nur erfolgreich geprüfte, das heißt sichere kollisionsfreie Programme werden von der Software freigegeben erklärt der Chefprogrammierer.
So nutzt Zeltwanger das Softwaremodul hyperMILL VIRTUAL Machining schon seit langem für einige Fräsmaschinen und kauft in der Regel für jede neue Maschine dieses hilfreiche Modul mit dazu. Zeltwanger fungierte auch bereits als Betatester fürs VIRTUAL Machining für das Fräs-Drehen und wirkt aktuell bei der virtuellen Revolverbestückung in hyperMILL mit.