Werkzeugbau Erodieren und Fräsen von Formen verkürzt Fertigungszeit

Die Vorteile der Senkerosion, beispielsweise beim Fertigen von tiefen Kavitäten, kombiniert mit der Leistungsfähigkeit des HSC-Fräsens, können die Fertigungszeit für Formeinsätze reduzieren. Das zeigt das Fertigen eines Formeinsatzes für Reihenklemmen.Bernhard Kuttkat

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Reihenklemmen sind multifunktionale Kunststoffteile, die millionenfach in verschiedenen Größen und Varianten hergestellt werden. Verständlich, dass der Werkzeugbau immer nach Verbesserungsmöglichkeiten sucht. Bisher wurden die Formeinsätze mit Grafitelektroden komplett senkerodiert (Bild 1). Die dazu verwendeten Komplettelektroden bilden die gesamte Geometrie ab, obwohl die Bearbeitung einerseits filigrane Stege und andrerseits großflächige Volumen umfasst.

Schnellstmögliches Erodieren setzt voraus, dass das Untermaß der Elektrode nach Planungstabellen bestimmt wird. Das Untermaß wird festgelegt nach der endprojizierten Fläche der Elektrode. Wenn wie hier in Z-Richtung außer schmalen Kavitäten auch große Flächen und Volumen abzutragen sind, geben die verfahrenstypischen Tabellen ein Untermaß vor, das möglicherweise im Widerspruch zur Herstellung schmaler Kavitäten oder Stege steht. Wird aber mit Untermaßen gearbeitet, die nicht der Planungstabelle entsprechen, können bis zu sechsfach längere Erodierzeiten entstehen.

Machbarkeitsstudie von GF Agie Charmilles Deutschland

Die GF Agie Charmilles Deutschland startete eine Machbarkeitsstudie. Dabei wurde die Bearbeitung eines Werkzeugs so aufgeteilt, dass die Kavitäten für Rippen und Stege senkerodiert, großflächige Volumen jedoch durch Hartfräsen zerspant werden (Bild 2). Die Eingriffsfläche für das Senkerodieren wurde dadurch von 2810 auf 640 mm² verkleinert. Die Untermaß-Vorgabe ist nun kleiner, und diese zur Geometrie passenden Untermaße ermöglichen es, die schmalen Kavitäten schneller zu erodieren. Die Untersuchungen wurden auf einer Senkerodiermaschine Hyperspark 2 HS und auf einer Hochleistungs-Fräsmaschine Mikron HSM 400 U durchgeführt.

Die Vorgaben für das Fräsen hinsichtlich kleinster Fertigungstoleranzen, bester Oberflächenqualität und einer Fräszeit < 40 min wurden erreicht und mit einer Fräszeit für das Hartfräsen von 35 min unterboten. Die Gesamtbearbeitungszeit für den Formeinsatz „Reihenklemme“ ließe sich durch die Kombination Erodieren/Hochleistungsfräsen um ein Vielfaches senken.

Schnelle Elektronik analysiert Funkenmerkmale

Eine Neuerung, die dem Anwender Vorteile verschafft, ist eine schnelle und leistungsfähige Elektronik, um die Funkenmerkmale zu analysieren, sowie ein Generator, der die geeignete Stromform in Echtzeit erzeugt und direkt anpasst. Der Generator regelt die Energie der Impulse so, dass der Verschleiß an der Elektrode in Erosionsrichtung nahe oder gleich null ist, bei vielen Arbeitsaufgaben unabhängig von der verwendeten Grafitsorte der Elektrode.

In der Vergangenheit musste das Restmaterial, das wegen des Elektrodenverschleißes im Schruppvorgang übrig blieb, mit einer zusätzlicher Schlichtelektrode abgetragen werden. Beim Senkerodieren mit der neuen AT-Hyperspark-iQ kann, je nach Arbeitsaufgabe, auf eine nachfolgende Schlichtelektrode verzichtet werden. Jedoch muss auf das richtige Untermaß geachtet werden, um kürzeste Erodierzeiten zu erreichen.

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