Werkzeug- und Formenbau

Hohe Oberflächengenauigkeit bei der 5-Achsbearbeitung

Bereits in zweiter Generation führt Oliver Sigel die Sigel Formen- und Werkzeugbau GmbH. Wie schon sein Vater Dieter Sigel, Gründer der Firma und Erfinder der DIGMA Digitalisiermaschinen widmet der Sohn mit 40 Mitarbeitern sein ganzes Know-how dem Fräsen gehärteterWerkstücke. Bearbeitet werden die hochkomplexen Formen und Werkzeuge auf MATEC-Bearbeitungszentren.

von Andrea Jäger

Die Sigel Formen- und Werkzeugbau GmbH fertigt seit 1972 Spritz- und Druckgusswerkzeuge sowie Press- und Gummiformen. Der Hauptteil der Formen und Werkzeuge geht in die Automobilindustrie und ihre Zulieferer, namhafte Hersteller von Weißware und Gartengeräten sind ebenfalls
langjährige Kunden. Dafür stehen CNC-gesteuerte Werkzeugmaschinen zur Verfügung, verschiedeneDraht- und Senkerodiermaschinen und HSC-Fräsmaschinen zur Hartbearbeitung und zur Fertigung von Elektroden sowie eine Digitalisiermaschine neben einer modernen Koordinaten-
Messmaschine im Prüfraum. Die 3- und 5Achs-Fräsprogramme werden direkt an der Maschine über einen Programmierplatz erstellt. Da sämtliche Maschinen in einem firmeninternen Netzwerk integriert sind, ist die Fertigung papierlos.

5-Achsbearbeitung hoher Teile
2008 galt es, für den inzwischen weiter gewachsenen Werkzeug- und Formenbau ein Bearbeitungszentrum zum Fräsengroßer Teile zu beschaffen. Zwei Aspekte warendabei zu zu berücksichtigen: die Maschine sollte die 4- und 5-Achsbearbeitung ermöglichen und sowohl zum leistungsfähigen Schruppen aus dem Vollen als auch zum Finish-Bearbeiten gehärteter Formeinsätze geeignet sein. Diese Maschine fand sich ganz in der Nähe bei der matec-Maschinenbau GmbH in Köngen: das Fahrständerbearbeitungszentrum matec-30 HVK, das aus dem umfangreichen matec-
Baukasten optimal auf die Belange des Formenbau zugeschnitten ist. Mit der Heidenhain iTNC 530 und den entsprechenden Optionen hatte die Maschine die für die hohen Ansprüche richtige Steuerung, denn die Voraussetzung für die Bearbeitung von exakten Konturen und Oberflächen ist das Erreichen der erforderlichen Geschwindigkeit in den Achsbewegungen. Die Torque-Antriebe in Schwenkkopf und Rundtisch haben kein Umkehrspiel. Durch die Trennung von B- und C-Achse ergeben sich stabile Zerspanungsbedingungen. Die Maschine hat einen Bearbeitungsbereich von X = 1300 und Y = 600. Die große Z-Achse erweitert mit ihrem Verfahrweg von 800 mm die Bearbeitung hoher Werkstücke. Der in den starren Maschinentisch integrierte NC-Rundtisch Ø 630 ermöglicht Werkstückdimensionen bis zu einem Schwingkreisdurchmesser von 940 mm und dreht mit 80 1/min, kann aber auch als Auflage für lange Werkstücke genutzt werden, da er absolut bündig mit der Tischoberkante eingebaut ist. Die mögliche Tischbelastung beträgt 1.000 kg.

Für Sigel war der Kauf der matec-30 HVK der Einstieg in die 5-Achsbearbeitung. Die Skepsis war groß gewesen, vor allem was die Programmierung abelangte. Bei Sigel begnügte man sich bis dato mit dem 3- + 2-Achsfräsen, wobei das Werkzeug auf den idealen Bearbeitungswinkel angestellt wurde, um verkürzte Werkzeuge verwenden zu können. Denn je näher das Werkzeug an die Kontur reicht, um so genauer und schwingungsärmer ist laut Sigel die Bearbeitung bei den hohen Drehzahlen und um so besser die erzielbare Oberflächengüte. Der unmittelbar an der Spindel angeordnete Werkzeugwechsler kann die aus dem Werkzeugmagazin zugebrachten HSK 63 Werkzeuge bei vertikal stehenderSpindel innerhalb 3,5 sec einwechseln, die Span-zu-Span-Zeit beträgt dann 5,5 sec. Das Magazinist standardmäßig mit 60 Werkzeugplätzen ausgerüstet. Das mitfahrende Werkzeugmagazin ist mittig und geschützt im Maschinenständer angeordnet. Durch den Doppelgreifer, der direkt an der Maschinenspindel plaziert ist und die variable Platzkodierung des Werkzeugmagazins ist ein Werkzeugwechsel in jeder XY-Position schnell durchzuführen. In Verbindung mit einer auch für die Hartbearbeitung geeigneten Motorspindel mit 18.000 U/min im CNC-Schwenkkopf und einer Heidenhain iTNC 530 Steuerung erfüllt die Maschine sämtliche Anforderungen des Werkzeug- und Formenbaus für komplexe Fertigungsaufgaben im 3D-Bereich sowie in der 5-Seitenbearbeitung und ermöglicht gleichzeitig Drehbearbeitung in allen Winkellagen.


Der in den starren Maschinentisch der matec-40 HV integrierte NC-Rundtisch mit Ø 1.250 mm
ermöglicht große Werkstückdimensionen und verlängert durch seinen bündigen Einbau die
Tischaufspannfläche für lange Werkstücke. Mehrfachaufspannungen sind so problemlos möglich


Größere Werkstückdimensionen – hohe Spindelleistung
Mit der HVK kamen neue anspruchsvollere Aufträge ins Haus, die den Kauf einer weitere Maschine
notwendig machten. Bei der Kaufentscheidung wurde neben den technischen Anforderungen das
Augenmerk auf die Dimensionen der Maschine gelegt. Die Maschine sollte für wesentlich größere
Werkstücke geeignet sein. Oliver Sigel berichtet: “Natürlichhaben wir wie beim ersten Bearbeitungs-
zentrum wieder alle Hersteller abgefragt. Aus zwei Gründen haben wir uns wieder für eine matec
entschieden. Erstens waren die Erfahrungen mit der matec-Maschine durchweg positiv. Wir haben
praktisch noch keinen Servicefall gehabt. Die Maschine läuft immer noch mit der gleichen Spindel und
die Präzision und Oberflächenqualität der Werkstücke ist immer noch genauso hoch wie am Anfang,
obwohl die Maschine im 2-Schichtbetrieb läuft. Zum anderen verbaut matec ausschließlich Marken-
komponenten, d.h. Motoren, Antriebe, Kabel sind von namhaften Herstellern. Wenn eine Reparatur
notwendig wird, kann diese ohne Probleme von jedem Qualitätsbetrieb durchgeführt werden. Sie
müssen die Teile also nicht an den Hersteller schicken und die Reparatur teuer bezahlen. Fertigungs-
leiter Peter Fischer ergänzt: “Die Nähe zu matec hat für uns auch eine Rolle gespielt. matec
Maschinen sind ein lokales Produkt. Die Bauteile für die Maschinen werden zum Großteil in der Region
bzw. auf matec-Maschinen hergestellt. Produkte von hier auf Maschinen von hier – das ist eben
unsere Firmenphilosophie. Und wenn wir wirklich einmal einen Servicefall haben, was bei unserem
3-Schichtbetrieb mit 2 mannlosen Schichten durchaus passieren kann, dann sind die Wege kurz.”




Flexibilität in der Bearbeitung begeistert
Im August 2013 wurde die neue Maschine, ein Bearbeitungszentrum matec-40 HV geliefert. Wie die
30 HVK ist auch diese Maschine eine aus dem großenBaukasten zusammengestellte Lösung für die
5-Achs-Simultanbearbeitung, die vollständig aus Standard-Baugruppen besteht. Erich Unger,
Geschäftsführer der Firma matec erläutert dieses Baukastensystem: “Aus Standardbaugruppen und
einer Vielzahl von Optionen heraus lassen sich nahezu alle Kundenwünsche abdecken. Klar, dass auch
Fertigung und Montage bei matec vom Seriengedanken profitieren. Neben unserer neuen Standard-
Maschinenbaureihe bluematec, die ebenfalls auf dem Baukastensystem beruht, sind auch kunden-
spezifische Lösungen bei uns quasi Standard, weil wir diese mit einem hervorragenden Kosten/
Nutzenverhältnis zu 80 % aus unserem bewährten Baukastensystem abdecken. So bleiben
Bearbeitungszentren, die höchsten Qualitätsansprüchen gerecht werden, für unsere Kunden
bezahlbar.“ Insgesamt 2.000 qm Fertigung sind im Zuge der Neuerwerbung klimatisiert worden. Für
die matec-40 HV wurde dabei eigens eine neue, klimatisierte Halle mit 450 qm angebaut. Die
Maschine verfügt über Verfahrwege von X=4000 / Y=1200 /Z=1300. Der feststehende Maschinen-
tisch wird ergänzt durch einen integrierten Torque-Rundtisch mit Ø 1.250 mm. Der Rundtisch kann
fixiert werden, so dass die ganze Aufspannfläche für eine Mehrfachaufspannung von Teilen genutzt
werden kann. “Wir erreichen damit eine sehr große Stabilität und eine Flexibilität ohnegleichen. Die
Werkstücke werden der Reihe nach bearbeitet, die Rüstzeiten minimiert.” so Sigel. 60 Werkzeuge
sind verfügbar, der maßgeschneiderte Werkzeugwechsler ist nicht wie üblich mitfahrend im Ständer
eingebaut, sondern wurde neben der Maschine platziert. Oliver Sigel nennt die Gründe: ”Der Arbeits-
raum ist nicht so eingeschränkt und die Maschine erreicht eine höhere Dynamik. Zudem können wir
laufzeitparallel Werkzeuge rüsten. Die HSK 100 Spindel hat eine Drehzahl von 12.000 U/min. Diese
hohe Leistung ist in der Bohrbearbeitung/Tieflochbohren besonders wichtig. Die HSK Spindel hat
eine innere Kühlmittelzufuhr mit 70 bar IKZ”.

Peter Fischer: “Die Maschine hat eine exzellente Dynamik, so erzielen wir hervorragende Ergebnisse in der 5-Achs-Simultanbearbeitung sowie mit angestellten Werkzeugen. Mit einer Spindellaufzeit von 110-150 Stunden pro Woche läuft die Maschine quasi rund um die Uhr. Unsere Maschinenbediener sind ausschließlich Spezialisten, die direkt an der Maschine programmieren, eine CAM Abteilung brauchen wir daher nicht.”  

Die matec-40 HV verfügt über die gleichen maschinenbaulichen Eigenschaften wie die HVK. Der CNC-
Schwenkkopf (stufenlos ± 105° Teilgenauigkeit ± 3 Sek.) erlaubt in Verbindung mit dem Torque-
Rundtisch die 5-Achs-Simultanbearbeitung von Werkstücken. Inzwischen hat eine weitere matec-
Maschine bei Sigel den Dienst aufgenommen. Unter allen Wettbewerbern hatte matec auch dieses
Mal das beste Preis-/Leistungsverhältnis. Wieder war die Maßgabe eine deutlich erhöhte Z-Achse.
Die im Mai 2014 gelieferte matec-30 HV verfügt wie schon die 40 HV über einen separaten Werk-
zeugwechsler mit 60 Werkzeugen zum Tieflochbohren bis 2000 mm. Verfahrwege in X=2000/
Y=800/Z=1200 mm und ein in den Maschinentisch integrierten 800 mm Torque-Rundtisch erlauben
die flexible Bearbeitung der unterschiedlichsten Werkstücke. 

“Die matec-Maschinen haben unsere Erwartungen mehr als erfülllt. Sie verfügen über ein großes
Potential an Bearbeitungsmöglichkeiten. Wir sind also noch lange nicht an unserer Grenze angelangt.
Ein bedeutender Leistungsfaktor unseres kleinen Unternehmens ist der intensive persönliche Kontakt
mit unseren Kunden und Lieferanten sowie optimale fertigungstechnische Möglichkeiten. Deshalb
werden wir auch in Zukunft unseren Maschinenpark ständig auf dem neuesten Stand halten, um
flexibel und reaktionsfähig auf Kundenwünsche eingehen zu können.” Über das vierte Bearbeitungs-
zentrum aus dem Hause matec wird bereits nachgedacht.




Dieser Bericht wurde in der Fachzeitschrift Stahlformenbauer, 2/2015 veröffentlicht.
Website Stahlformenbauer

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