Perfekte Kombi für Strukturbauteile – schneller, besser, weniger Schnittkräfte

Ihr erstes Horizontal-Bearbeitungszentrum hat die F. Zimmermann GmbH speziell für die Bearbeitung von Strukturbauteilen der Luftfahrtindustrie entwickelt. Diese Bauteile aus Aluminium, beispielsweise Flügelteile oder Spante, fräsen Anwender meist aus dem Vollen und tragen dabei bis zu 95 Prozent Material ab. Die fehlerfreie Bearbeitung in Bezug auf Maßhaltigkeit und Oberflächenbeschaffenheit ist entscheidend. Zusätzlich stellt die Bauteilstruktur, die mit zunehmendem Materialabtrag immer empfindlicher wird, eine Herausforderung dar. Das neue Bearbeitungszentrum FZH von Zimmermann bietet maximale Steifigkeit und gestaltet so den Fräsprozess auch in diesen Bereichen hocheffizient. Denn die Kerntechnologie des 5- beziehungsweise 6-Achs-Horizontal-Bearbeitungstentrums ist ein robuster, wassergekühlter Fahrständer. Wo gängige Maschinenkonzepte bei ausgefahrenem Schlitten an hebelbedingten Abweichungen leiden, nimmt bei der neuen Zimmermann-Maschine der Führungswagenabstand bei steigender Eintauchtiefe in das Material zu. Die Steifigkeit nimmt sogar zu. Maximale Effizienz erreicht Zimmermann durch den Einsatz seines patentierten 3-Achs-Fräskopfs M3ABC im Bearbeitungszentrum. Insbesondere in den Taschenecken eines Werkstücks muss dieser Fräskopf nur geringe Schwenkbewegungen ausführen. Der Vorschub bleibt weitestgehend konstant, und die Bearbeitungszeit verkürzt sich signifikant.

Bei einem Open-House im Juni 2017 zeigte Zimmermann den Besuchern sein neues Bearbeitungszentrum mit Werkzeugen von Mitbewerbern. Diese blieben allerdings hinter den Erwartungen zurück, und die Leistung der Maschine konnte nicht ausgereizt werden. „Warum nicht die Werkzeuge von MAPAL auf ihre Leistungsfähigkeit testen?“, dachten sich die Verantwortlichen von Zimmermann. Denn der Präzisionswerkzeughersteller präsentierte seine Hochvolumenfräser ebenfalls auf der Veranstaltung. Nur kurze Zeit später realisieren Vertreter beider Unternehmen umfängliche Fräsversuche mit verschiedenen Werkzeugen.

„Unser Ziel war es, die optimalen Werkzeuge aus unserem Portfolio für die Zimmermann-Maschine auszuwählen“, erklärt Dietmar Maichel, Project Manager 3D-Milling bei MAPAL. Das breite Portfolio des Werkzeugherstellers umfasst verschiedene Fräser für die unterschiedlichen Aufgaben bei der Hochvolumenbearbeitung von Aluminium-Strukturbauteilen. Der Einsatz auf Hochleistungsmaschinen, wie der von Zimmermann, fällt genau in diesen Bereich. Die SPM-Fräser sind als VHM-Ausführung sowie mit PKD- und ISO-Schneiden verfügbar. Die Verantwortlichen bei Zimmermann setzen heute vier Werkzeuge für die Schrupp- und Schlichtbearbeitung mit unterschiedlichen Anforderungen ein.

„Die perfekte Kombination – die Maschine, der 3-Achs-Fräskopf und die Werkzeuge von MAPAL – sorgen für einen echten Performanceboost für den Nutzer“, freut sich Stefan Nüssle, Verkaufsleiter Export und Leiter Anwendungstechnik bei Zimmermann, direkt nach den ersten Tests. „Mit dem ISO-Eckfräser SPM-Rough haben wir die besten Ergebnisse erreicht, die wir je mit einem Werkzeug mit Wendeschneidplatten erzielt haben.“ Die ISO-Werkzeuge mit polierten Wendeschneidplatten stellen die jüngste Ergänzung in MAPALs SPM-Reihe dar. Auch der SPM-Rough Fräser mit Wellenprofil übertrifft die Anforderungen an den Materialabtrag bei exzellenter Laufruhe. „Die Komplettbearbeitung einer Tasche 190x190x40 mm ist nun umgerechnet in unter einer Minute möglich“, erläutert Nüssle.

Die Praktiker der F. Zimmermann GmbH sind überzeugt von den MAPAL Werkzeugen, wie Stefan Nüssle unterstreicht: „Der Einsatz der SPM-Fräser hat uns bei der Aluminiumbearbeitung einen Quantensprung beschert. Und uns gezeigt, was die perfekte Kombination aus Werkzeug und Maschine hinsichtlich der Leistungsfähigkeit bedeutet.“ Inzwischen sind die Werkzeuge deshalb das Mittel der Wahl, wenn die Verantwortlichen bei Zimmermann Maschinenabnahmen oder Vorführungen für Kunden aus der Luftfahrtindustrie durchführen.

The Zimmermann machines are suitable not only for the machining of metals. “Many of our customers manufacture parts of composite materials,” says Steffen Nüssle. Zimmermann therefore also wants to mill trial parts of these materials using MAPAL tools. “We are optimistic that with the MAPAL milling cutters for composite machining, we will also find a new secret weapon to exploit the performance of our machines even better.” The corresponding plans are already in hand. 

Roughing – solution for diameter ranges above 25 mm
SPM-Rough ISO shoulder milling cutter with indexable inserts

• Diameter 40 mm
• Feed rate 21 m/min
• Material removal rate 6.9 l/min

10 percent lower cutting forces with the best surface finish compared with the milling cutters from competitors previously used.

Roughing – solution for diameter ranges up to 25 mm
SPM-Rough solid carbide milling cutter with wave profile

• Diameter 25 mm
• Feed rate 13 m/min
• Material removal rate 7.3 l/min
• Cutting depth ap 37.5 mm, cutting width ae 15 mm

High material removal rates with the highest machining values.

Multi-stepped semi-finishing of thin-walled structures 
OptiMill-SPM solid carbide milling cutter 

• Diameter 16 mm
• Feed rate 12 m/min
• Projection length 66 mm
• Extremely sturdy thanks to conical form

Time savings of over 40 percent are possible in combination with the 3-axis milling head.

Finishing of deep pockets and delicate structures in a single pass 
SPM-Finish solid carbide milling cutter

• Diameter 12 mm
• Feed rate 3 m/min
• Best surface finish
• Cutting depth ap 40 mm
• Special finishing geometry
• No vibrations

Perfect results even with large machining depths and practically complete wrapping of the milling cutter.
 

F. Zimmermann GmbH from Neuhausen auf den Fildern is a world leading high-tech supplier of milling machines and solutions used in the automotive and aerospace industries and for special applications. The company founded by Friedrich Zimmermann in 1933 has 200 employees and branches in Germany, China and the USA.