Höhere Prozesssicherheit und Abtragsleistung beim Erodieren

Ziel der Weiterentwicklung von Erodiermaschinen ist es, die Abtragsleistung und Prozesssicherheit weiter zu steigern, bei minimierten Rüstzeiten und ,,Nullfehlerproduktion". Künftige Maschinen werden...

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Ziel der Weiterentwicklung von Erodiermaschinen ist es, die Abtragsleistung und Prozesssicherheit weiter zu steigern, bei minimierten Rüstzeiten und ,,Nullfehlerproduktion". Künftige Maschinen werden mit Generatoren, Steuerungen und Prozesskontrollsystemen ausgerüstet sein, die noch besser an die Bearbeitungsaufgabe und den Prozess anzupassen sind. Beim Drahterodieren geht der Trend hin zu Zweidrahttechnik oder zum automatischen Drahtwechsel.(BK) Ziel von Fertigungsplanern ist es, die Teile in möglichst kurzer Zeit in hoher Qualität bei minimierten Kosten zu produzierenden. Das alles ist nur mit einem hohen Grad an Automatisierung, Flexibilität, Prozessüberwachung und zuverlässigen Werkzeugen zu erreichen. Das gilt für zerspanende Fertigungsverfahren ebenso wie fürs Erodieren. Wobei sich beim Abtragen und Trennen durch funkenerosive Bearbeitung nach Ansicht von Jürgen Raschke, Geschäftsführer der Charmilles Technlogies GmbH in Fellbach, sowohl Technik- als auch Rentabilitätshorizonte auftun: ,,Während beim Senkerodieren das HSC-Fräsen der Elektroden als wesentlicher Bestandteil der Qualitäts- und Produktivitätsverbesserungen anzusehen ist, substituiert speziell das Drahterodieren mehr und mehr das Fräsen von komplexen Werkstücken aus dem Vollen, das betrifft vor allem Werkstücke aus gehärteten Werkstoffen, aus Pulver- und Hartmetallen, oder auch aus Titan, PKD und ähnlichen Werkstoffen." Er bedauert, dass im direkten Vergleich zwischen ,,Fräsen aus dem Vollen" und ,,funkenerosive Fertigung" der Funkenerosion oftmals eine zu geringe Produktivität attestiert wird. Filigrane Formen personalarm fertigenDabei wird aber alleine das Abtragsvolumen pro Zeiteinheit berücksichtigt, was keineswegs als Maßstab gelten kann. Denn beim Drahtschneiden wird eben kein Volumen pro Zeiteinheit abgetragen, sondern in einem Schnitt sofort eine komplette Kontur hergestellt. Die Vorteile des Erodierens sieht Raschke auch darin begründet, dass keinerlei Schnittkräfte auftreten und komplexe, filigrane Formen, kleinste Radien, spitzeste Winkel, tiefe Nuten und sehr dünne Stege gefertig werden können - bei geringem Arbeitsaufwand und in der Regel personalarm bis mannlos.Drahterodiermaschinen mit leistungsfähigem Generator und fünf simultan steuerbaren CNC-Achsen, wie die Maschine, die die Vollmer Werke Maschinenfabrik GmbH in Biberach entwickelt hat und erstmals auf der EMO präsentiert, ermöglichen beispielsweise das Ausmessen und Erodieren von Diamantwerkzeugen in einer Aufspannung. Über steuerbare E- und A-Achsen kann an jeder Stelle des Werkzeugprofils der gewünschte Freiwinkel hergestellt werden. Der neu entwickelte Generator ermöglicht das Optimieren des Erodierprozesses.Hinsichtlich der Genauigkeit des Verfahren ist die Funkenerosion heutzutage mit der des Schleifens vergleichbar, sowohl in Bezug auf die Geometrie als auch auf die Oberflächengüte. Die funkenerosive Bearbeitung erfordert deutlich weniger Aufwand und weniger Arbeitsgänge. Nach Auffassung von Raschke beginnt die Zukunft der Funkenerosion erst jetzt so richtig: ,,Bald werden alle Drahterodieranlagen mit zwei Drähten ausgerüstet beziehungsweise einem Drahtwechsler ausgerüstet werden, um die Komplettfertigung in einer Aufspannung und in einem Prozess realisieren zu können." Charmilles Technologies wird unter anderem eine Zweidrahtmaschinen auf der EMO präsentieren.,,Intelligente" Generatoren steigern AbtragsleistungWeitere Entwicklungsziele von Erodiermaschinenherstellern sind noch bedienerfreundlichere Maschinen und Steuerungen mit der Möglichkeit, weitere Bearbeitungen zu integrieren. Für mehr Leistung und Prozesssicherheit werden nach Überzeugung Raschkes die Expertensysteme dahingehend weiterentwickelt, ,,dass beispielsweise die Generatoren noch adaptiver zur Bearbeitungsaufgabe beziehungsweise zum Prozess werden, wobei zur EMO in dieser Hinsicht mit Quantensprüngen zu rechnen ist." Bezogen auf das Senkerodieren stellt er fest: ,,Der durch die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung entstandene Druck führt zu deutlichen Verbesserungen und Neuentwicklungen bei Generatoren, Steuerungen, der Prozesskontrolle und der Automation. Schon heute hat gut ein Drittel der ausgelieferten Senkerodiermaschinen einen sehr hohen Automationsgrad hinsichtlich der Elektroden- und Werkstückhandhabung und ist mit Systemen zur Fernüberwachung ausgerüstet.",,Die größten technischen Ressourcen beim funkenerosiven Bearbeiten liegen in der verzögerungsfreien Erfassung der im Bearbeitungsspalt ablaufenden Vorgänge, um diese für Prozessoptimierung nutzbar zu machen", betonte Dr.-Ing. Rüdiger Haas, Geschäftsführer der Exeron GmbH in Fluorn-Winzeln, kürzlich auf einem Kolloquium. Von entscheidender Bedeutung ist dabei die Regelung der Spaltweite bei gleichzeitiger Anpassung und Optimierung der Verfahrensparameter. Fuzzy-Logic optimiert ReglerverhaltenDie dazu entwickelte Fuzzy-Logic steht allerdings noch ganz am Anfang. Noch nicht so optimal gelöst ist nach Meinung von Haas, dass die Anpassung oder Veränderung einer Vielzahl von Prozessparametern, die sich gegenseitig beeinflussen, erforderlich ist, um aus den verbal formulierten Regeln den gewünschten Ausgangswert des Reglers zu erhalten: ,,Künstliche neuronale Netze in Verbindung mit Fuzzy-Logic ermöglichen es, dass aus Trainingsdaten das gewünschte Reglerverhalten gewonnen werden kann. Erste Entwicklungen in diesem Bereich wurden bereits erfolgreich fürs Optimieren des Senkerodierens eingesetzt.Weiterentwicklungsimpulse für die Erodiertechnik ergeben sich auch aufgrund der Miniaturisierung von Bauteilen. Derzeit entwickelt das Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) in Kooperation mit dem Erodiermaschinenhersteller Agie eine Tisch-Mikrosenkerodiermaschine zum wirtschaftlichen Fertigen von Bohrungen mit einem Durchmesser unter 100 µm. Darüber hinaus ist es möglich, diese Maschine auch zum Herstellen von Mikrokavitäten mit feinstrukturierten Formelektroden zu nutzen. dazu hat die Mikroerodiermaschine einen Funkengenerator, mit dem kleinste Entladeströme und geringste Entladedauern realisiert werden können. Auf der EMO soll diese Maschine auf dem WPG-Stand vorgestellt werden.