Konstruktiv zum Optimum

Speziell im Fensterbau sind die Anforderungen an ein Werkzeugsystem zum Profilieren sehr unterschiedlich. In einem Fall kommt es auf eine hohe Laufmeterleistung, möglichst ohne große Stillstandszeiten beim Werkzeugwechsel an. In anderen Fällen steht die Flexibilität bei häufigen Profilwechseln im Vordergrund. Bei einer Bearbeitung im so genannten Profilsplitting kommt es wiederum vor allem darauf an, die verschiedenen Profilschneiden, die unterschiedlich genutzt und dementsprechend unterschiedlich schnell verschleißen, ohne großen Montageaufwand einzeln austauschen zu können. Die Profilgenauigkeit für eine spielfreie Passung ist bei Verbindungsprofilen besonders wichtig.

Die Fensterherstellung auf Durchlaufanlagen, bei denen die Werkzeugsätze mit fixen Hüben auf den Spindeln übereinander eingesetzt werden und wo es pro Fenstersystem und Profil ein komplettes Bearbeitungswerkzeug gibt, wird zunehmend seltener. Aufgrund der Einführung von CNC-Bearbeitungszentren wurde eine flexible Fertigung von Sonderformen (z. B. Rundbogen) ermöglicht. Durch geeignete Werkstückspannsysteme ist es auch möglich, sämtliche geraden Fensterteile auf einem Bearbeitungszentrum inklusive aller Beschlagbohrungen zu fertigen. Damit wurde die komplette Einzelteilfertigung möglich. Dadurch entfallen Umfräsvorgänge und unnötiges Zwischenstapeln.

Ein weiterer Schritt war die Einführung des Werkzeug-Profilsplittings auf klassischen Winkelkombinationen. Auf mehreren Spindeln hintereinander werden Profile vor- und fertiggefräst. Durch Steuerung der Spindelpositionen entstehen mit gleichen Werkzeugen unterschiedliche Fensterprofile, variabel in z. B. Holzdicke und Falztiefe. Dies ermöglicht das Fertigen unterschiedlicher Fenstersysteme ohne einen Werkzeugwechsel in den Anlagen.

Fenstermaschinen werden heute weitgehend in Modulbauweise hergestellt und genau auf die jeweiligen Kundenbedürfnisse angepasst. Dies gilt jedoch nicht nur für die Maschinen sondern auch für die Werkzeugsysteme.

Je nach Maschinentyp, Bearbeitungsart und Fensterprofil muss das optimale Werkzeugsystem ausgewählt werden.

Für Fensterwerkzeuge werden vorwiegend Fräswerkzeugsätze mit Wechsel- bzw. Wendemessern eingesetzt (Schneidstoff: Hartmetall). Aber auch Ausführungen mit nachschärfbaren Schneiden werden verwendet. Hier ist darauf zu achten, dass sich durch das Nachschärfen, besonders bei Verbindungsprofilen, keine Profilveränderung einstellt, also die Profilkonstanz gewährleistet ist.

Damit nach einem Messerwechsel bzw. dem Nachschärfen der Messer keine Änderungen der Werkzeugdurchmesser auftreten, bieten einige der am Markt verfügbaren Werkzeugsysteme den zusätzlichen Vorteil eines gleichbleibenden Durchmessers.

Bei Werkzeugen mit austauschbaren Schneidelementen ist es von Vorteil, wenn diese „im Satz“ gewechselt werden können. Beim Messerwechsel oder dem Bruch eines einzelnen Messers ist es dann nicht notwendig, die Werkzeugsätze aus der Maschine zu nehmen und komplett zu demontieren. Der Effekt auf die Rüstkosten liegt auf der Hand.

Stahl wird schon viele Jahre als Tragkörpermaterial eingesetzt. Dieser Werkstoff hat sich sowohl bei Werkzeugen mit eingelöteten Schneidelementen als auch bei Systemen mit Wechsel- und Wendemessern bestens bewährt.

Durch den verstärkten Einsatz von CNC-Bearbeitungszentren, hier gibt es Limits für das maximale Werkzeuggewicht, hat sich in den letzten Jahren auch die Verwendung von Leichtmetall als Tragkörperwerkstoff durchgesetzt. Dies spart bis zu 60 % Werkzeuggewicht und garantiert hervorragende Laufruhe.

Eine kreisrunde Werkzeugform verhindert erhöhte Lärm- und Staubemissionen, große Spanräume sorgen für optimierten Spanauswurf und reduzierte Doppelzerspanung.

Das Messerspannsystem ist für die zuverlässige Positionierung und Klemmung der Schneidelemente verantwortlich. Die Gestaltung und Ausführung liegt im Verantwortungsbereich des Werkzeugherstellers. Der Aufbau sollte so gewählt sein, dass die Spannschrauben durch den Spänefluss nicht verschmutzt werden. Besonders beim Einsatz von Leichtmetall als Tragkörperwerkstoff ist die Verwendung von Zug-Spannsystemen von Vorteil.

Bei Zug-Spannsystemen wird das Spannelement mittels Spannschraube gegen das Messer „gezogen“, welches sich wiederum am Tragkörper abstützt. Große Radien an den Übergängen der einzelnen Flächen zur Aufnahme des Spannsystems verhindern Tragkörperbrüche durch lokale Extremwerte von Kerbspannungen.

Die Wahl des geeigneten Schneidstoffes und der optimalen Schneidengeometrie für den zu bearbeitenden Werkstoff ist Voraussetzung für lange Standwege. Es ist nicht immer sinnvoll, größere Profilbereiche mit einem durchgehenden Messer zu bearbeiten. Wenige Werkzeuge mit großer Schnittbreite sind sicher kostengünstiger, hinsichtlich der erreichbaren Bearbeitungsqualität ist jedoch ein Werkzeug mit „Schnittaufteilung“ und „Achswinkel“ die bessere Lösung.

Bei der Auswahl von Werkzeugen für die Fenster- und Türenfertigung sollte besonders auf folgende Merkmale geachtet werden:

Zur Beurteilung von Fensterwerkzeugsystemen muss also vorwiegend die konstruktive Ausführung der Werkzeuge sowie die Wahl der verwendeten Werkstoffe analysiert werden.

Ein besonders wichtiges Kriterium ist auch das einfache Handling beim Messerwechsel. Systeme die einen „Messerwechsel im Satz“ erlauben, sollten bevorzugt verwendet werden. ■