Grafitbearbeitung Aus dem Staub gemacht: So fräst man Grafit

Redakteur: Anne Richter

Schnell, sauber, präzise und damit hocheffizient: Mit dem Vertikal-Fräszentrum F-UMG 803 von Föhrenbach eröffnet sich in der Bearbeitung von Grafit in der Herstellung von Elektroden eine neue Dimension. Die von Grund auf neu konstruierte Maschine erlaubt es Anwendern, die Vorteile des Werkstoffes Grafit zu nutzen, ohne die bisherigen Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.

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Vorteile nutzen, ohne Nachteile in Kauf nehmen zu müssen: das neue 3-Achs-Bearbeitungszentrum von Föhrenbach für die Bearbeitung von Grafit.
Vorteile nutzen, ohne Nachteile in Kauf nehmen zu müssen: das neue 3-Achs-Bearbeitungszentrum von Föhrenbach für die Bearbeitung von Grafit.
(Bild: Föhrenbach)

Für die Herstellung hochpräziser Elektroden zum Senkerodieren eignet sich der Werkstoff Grafit am besten: Er ist relativ gut zu zerspanen, die Abtragraten während des Erodiervorganges liegen deutlich über denen anderer Werkstoffe; zudem bietet Grafit die Möglichkeit, auch filigrane Strukturen im Mikrometerbereich zu realisieren und damit feinste Kavitäten zu schaffen, die zum Beispiel mit Kupfer-Elektroden nicht zu bewerkstelligen sind.

Fräsen von Grafit führt zu Verschmutzung

Unternehmen haben bislang die breite Anwendung von Grafit vermieden, weil bei herkömmlichen Fräszentren die starke Staubentwicklung während des Fräsvorgangs zu funktionsbeeinträchtigender Verschmutzung führte. Lange Standzeiten, aufwändige Reinigung und arbeitsmedizinische Vorkehrungen überlagerten dadurch in der Kostenbetrachtung die funktionellen Vorteile. Mit der Föhrenbach F-UMG 803 stellt sich die Situation grundlegend verändert dar: «Das 3-Achs-Vertikal-Fräszentrum ist speziell für das Handling von Grafit konstruiert worden», erläutert Firmenchef Manfred Föhrenbach. Die hohe Praxis-Expertise der Föhrenbach GmbH im Spezialmaschinenbau wurde dabei flankiert durch die Grundlagenforschung des Instituts für Fertigungstechnik und Produktion (IFP) der Hochschule Karlsruhe, die dank der Förderung durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie das Entwicklungsprojekt begleitet hat. «Das Ergebnis ist ein Fräszentrum, das Massstäbe setzt und das Handling-Problem von Grafit überwindet», betont Gesamtvertriebsleiter Reinhard Schnell.

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Abschirmung für Spindel, Führungen und Achsen

Die Innovationshöhe des Fräszentrums ergibt sich aus dem intelligenten Konstruktionsprinzip: Führungen, Spindel, das gesamte Achssystem und das Werkzeugmagazin machen sich gleichsam aus dem Staub. Denn sie sitzen hermetisch abgeschirmt oberhalb der Bearbeitungsebene im Sauberraum. Der unvermeidliche Staub während der Bearbeitung von Grafit wird durch eine leistungsfähige Glocke nach unten abgesaugt. Dadurch wird zudem erreicht, dass auch Späne aus dem Bearbeitungsvorgang schnell und zuverlässig abtransportiert werden. Das vermindert Verschleiss an der Schneide und fördert die Präzision.

Präzision zählt zu den wichtigsten Themen heutzutage, da mikromechanische Anwendungen in allen Branchen zunehmende Verbreitung finden. Die Gesamtkonstruktion des Fräszentrums setzt auch in diesem Bereich Massstäbe: Der Maschinenkorpus besteht aus Granit mit dessen bekannten Vorteilen der Dichte, Schwingungsarmut und günstigen Temperaturträgheit/Ausdehnungskoeffizienten. Das hochmoderne Achssystem, X- und Z-Achse als interpolierende, direkt von Linearmotoren mit Wasserkühlung angetriebene Ebenen, die Y-Achse als Gantry-Konstruktion und ebenfalls mit Linearmotor ausgeführt, erlauben State-of-the-Art-Wiederhol- und Positioniergenauigkeiten. Damit kann das Fräszentrum auch die Vorteile von Grafit für mikromechanische Anwendungen vollumfänglich herausarbeiten: Feinstkorn-Grafite erlauben bislang unerreichte Radien, und dies in sehr hohen Oberflächenqualitäten. Dies alles wird bei hohen Geschwindigkeiten umgesetzt. Die Achsen sind aus kohlefaserverstärkten Kunststoffen gefertigt, ebenso die Aufhängung der Spindel. Geringe Masse bedeutet geringe Trägheit – entsprechend eindrucksvoll fallen Beschleunigungs- und Verfahrenswerte aus.

Die Konnektivität mit Blick auf Industrie 4.0, die integrierte Werkzeuglängenvermessung, das Werkzeugmagazin mit 42 staubgeschützten Köchern, die ergonomisch gelöste Zugänglichkeit, die Möglichkeit des parallelen Rüstens und die insgesamt robuste Ausführung entsprechen den gegebenen Anforderungen der Industrie in hervorragender Weise. Die Föhrenbach F-UMG 803 ermöglicht es Unternehmen, Wettbewerbsvorteile zu generieren: Geringer Wartungsaufwand, Zeitersparnis in der Produktion in Höhe von bis zu 60 Prozent, hervorragende Oberflächengüten sowie die Fähigkeit, kleinste Kavitäten zu fräsen, determinieren technischen Vorsprung.

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