Werkzeugherstellung Erodieren und Schleifen in einer Maschine

Redakteur: Anne Richter

Der Werkzeughersteller Precorp Inc. aus den USA entwickelt stetig neue Werkzeugtypen und -geometrien, die speziell auf die Bearbeitung von Verbundstoffen und Legierungen ausgelegt sind. Die Maschinentechnologie der Edge von Anca vereint Erodier- und Schleifoperationen in sich und eignet sich hervorragend sowohl für die Herstellung von PKD- als auch Hartmetall- und HSS-Werkzeugen.

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Richard Garrick, Precorp-Site-Geschäftsführer, vor drei Edge-Maschinen.
Richard Garrick, Precorp-Site-Geschäftsführer, vor drei Edge-Maschinen.
(Bild: Anca)

ari. Die Luft- und Raumfahrtindustrie setzt immer häufiger Materialien wie kohlefaserverstärkte Kunststoffe (CFK) ein, die aufgrund ihres Festigkeits-Masse-Verhältnisses die Leistung und Kraftstoffausnutzung wesentlich verbessern. Bei dem neuen Boeing 787 Dreamliner beispielsweise bestehen 50 Prozent des Gewichts aus Faserverbundstoffen. Wegen der Fortschritte in der Entwicklung der neuen Werkstoffe werden traditionelle Herstellungsmethoden in Frage gestellt und es erwachsen neue Anforderungen an die Komplexität und das Design von Schneidwerkzeugen. Precorp Inc. gehört zu den führenden Herstellern von PKD-Schneidwerkzeugen und ist damit einer der Hauptlieferanten für den Bau des Boeing 787 Dreamliners.

Erodieren und Schleifen in fünf Achsen

Mit jahrzehntelanger Erfahrung bei der Herstellung von PKD-Werkzeugen war Precorp der ideale Partner für Anca, um die Leistungsfähigkeit der kombinierten Erodier- und Schleifmaschine Edge auf die Probe zu stellen. «Unser Ziel ist es, existierende Herstellungstechnologien ständig weiterzuentwickeln, um technische Vorsprünge und eine Differenzierung im Markt zu erreichen», sagt Richard Garrick, Präsident von Precorp. «Gerade bei der Zusammenarbeit mit Maschinenbauern sehen wir es als entscheidend an, über den Tellerrand hinauszuschauen und die Technologie voranzutreiben. Die Verwendung der neuen Edge von Anca hat das Erodieren zum Herstellen von PKD-Bohrern und -Fräsern auf eine neue Ebene gestellt.» Die 5-achsige Erodier- und Schleifmaschine Edge von Anca eignet sich für die Herstellung wie Instandsetzung von Werkzeugen. Sie ist so flexibel, dass sie sowohl PKD-Werkzeuge erodieren als auch Hartmetall- und Schnellstahlwerkzeuge wirtschaftlich und in kürzester Zeit schleifen kann. Zugleich erreicht sie bei der Herstellung wie Instandsetzung komplexer Metallwerkzeuge höchste Präzision: Mit ihr ist eine Oberflächenrauheit von bis zu 2 µm möglich.

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Effizientes Schleifen von Anfang an

Optimales Schleifen beginnt schon beim Ladevorgang: Die Edge ist mit einem Fastload-Kompaktlader ausgestattet, der Werkzeugrohlinge zwischen 2 und 20 mm Durchmesser innerhalb von 20 Sekunden lädt. Die Stellfläche der Maschine wird durch den Fastloader nicht grösser. Dazu Jan Langfelder, Geschäftsführer der Anca GmbH in Mannheim: «Der Fastload-Kompaktlader setzt die existierenden Achsen für die Palettenbewegung und das Laden der Werkzeuge ein. Dadurch bleibt das System platzsparend.»

Das Direktantriebssystem macht unkompliziertes, wirtschaftliches Schleifen bei gleichzeitig hoher Leistung möglich. Dabei werden die Drehachsen, die Linearachsen mit Kugelumlaufspindeln und die bidirektionale Schleifspindel direkt angetrieben. Die Schleifspindel kann Schleifscheiben mit einem maximalen Durchmesser von 202 mm aufnehmen. Zusätzlich stehen zwei Scheibenpakete mit jeweils bis zu vier Schleifscheiben zur Verfügung. Für thermische Stabilität während des Schleifprozesses sorgt ein Ancacrete-Polymerbeton-Bett.

Intelligentes Erodieren mit der Edge von Anca

Das Herzstück der Edge ist die Erodierfunktion. In enger Zusammenarbeit mit dem Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) entwickelte Anca den eigenen eSpark-Erodiergenerator zu ungeahnter Vielseitigkeit: Der Edge-Funkengenerator sorgt zusammen mit dem AM5000-CNC-Steuerungssystem für eine genaue Positionsrückmeldung und Hochgeschwindigkeits-Echtzeitkommunikation. Dabei überwacht und steuert er das Energieniveau der Funken und stellt den Spalt optimal ein, um beste Oberflächenqualitäten, Materialabtragsraten und Zykluszeiten zu erzielen. «Die eingebaute Intelligent Adaptive Control (IAC) stellt jeden Funken optimal auf den Widerstand des Substrats ein – egal ob es sich dabei um Wolframkarbid, Diamant oder verkobaltetes Material handelt», erläutert Jan Langfelder. Das ist vor allem beim Erodieren anspruchsvoller Geometrien wie zum Beispiel PKD-durchsetzten Nuten, komplexen Einstechbewegungen und unregelmässigen Profilen entscheidend. Die IAC reguliert auch automatisch den Maschinenvorschub: Ändert sich die Erodiergeschwindigkeit aufgrund von Variationen in der Werkzeuggeometrie, wird der Vorschub von der IAC automatisch entsprechend eingestellt.

Ein weiterer Bonus ist die benutzerfreundliche Software Toolroom: Mit ihren intuitiven Bedienelementen und Funktionen gehört aufwändiges Programmieren der Vergangenheit an, Werkzeugprogramme lassen sich unkompliziert anlegen oder modifizieren und die Werkzeuggeometrie kann der Benutzer einfach nachstellen.

Die Edge im Vergleich

Verglichen mit herkömmlichen Werkzeugschleifmaschinen fertigt die Edge deutlich leistungsfähigere Werkzeuge – und davon profitiert auch Precorp. «Unsere erodierten Bohrer punkten mit besserer Leistung, höheren Schnittkräften, qualitativeren Oberflächengüten und längeren Standzeiten als geschliffene Bohrer», so Richard Garrick. Zudem haben die Bohrer von Precorp eine schärfere Schneidkante und erzeugen bei der Zerspanung weniger Grate und Delaminationen, was vor allem für Verbundstoff-Stacks wie CFK, Aluminium und Titan extrem wichtig ist. <<

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