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DMG MORI Blog

Global One - Integration. Innovation. Quality.

Marktführer in der 5-Achs-ULTRASONIC-Schleifbearbeitung von Advanced Materials

Februar 2016
20
Autor: DMG_Haener
Firma: DMG MORI Global Marketing GmbH
Marktführer in der 5-Achs-ULTRASONIC-Schleifbearbeitung von Advanced Materials

Mit der LASERTEC 20 FineCutting und der LASERTEC 20 PrecisionTool bietet DMG MORI eine ganzheitliche und produktive Lösung für die Bearbeitung hochwertiger PKD-Werkzeuge. Mit den innovativen 5-Achs-Maschinen der ULTRASONIC-Baureihe hat DMG MORI als Marktführer in der wirtschaftlichen Schleif- und Fräsbearbeitung hart-spröder sowie schwer zerspanbarer Werkstoffe zusätzlich eine Produktpalette im Angebot, die den qualitativen Anforderungen in der direkten Hartbearbeitung von Advanced Materials umfassend gerecht wird.

Aufgrund des anhaltenden Trends zum Leichtbau mit Hilfe von anspruchsvollen Metalllegierungen und Faserverbundwerkstoffen gewinnen Schneidplatten, Fräser und Bohrer aus polykristallinen Diamanten dank ihrer langen Standzeit und hohen Zerspanrate zunehmend an Bedeutung. Gleichzeitig wächst damit auch der Anspruch an die Herstellung dieser PKD-Werkzeuge. Während hierbei in der Vergangenheit das Schleifen und Drahterodieren im Mittelpunkt standen, kommt inzwischen immer öfter die viel produktivere Laserbearbeitung zum Einsatz. Mit den von der SAUER GmbH entwickelten LASERTEC-Maschinen hat DMG MORI eine Produktpalette im Angebot, die den wirtschaftlichen und qualitativen Anforderungen in der PKD-Bearbeitung langfristig gerecht wird.

„Durch die steigende Nachfrage im Bereich der PKD-Werkzeuge stehen viele Werkzeughersteller vor der Herausforderung, ihre Prozesskette in der Fertigung nachhaltig zu optimieren“, erklärt Friedemann Lell, Vertriebsleiter SAUER GmbH, die aktuelle Entwicklung in diesem Segment. Die wesentlichen Prozessschritte seien hierbei das Segmentieren der PKD-Elemente und das Finishing der Werkzeuge. „In beiden Fällen hat sich die Lasertechnologie als effizienteste Lösung mit den besten Bearbeitungsergebnissen herauskristallisiert.“ Friedemann Lell verweist exemplarisch auf die LASERTEC 20 FineCutting und die LASERTEC 20 PrecisionTool.

Durchdachter Prozess mit Top-Resultaten

In der Herstellung von PKD-Werkzeugen geht es zunächst darum, die einzelnen PKD-Segmente aus den bis zu 3,2 mm dicken Rohlingen auszuschneiden. Die Bearbeitungsgeschwindigkeit ist bei diesem Schritt ein maßgeblicher Faktor. Mit der LASERTEC 20 FineCutting hat DMG MORI eine Maschine im Angebot, die das konventionelle Drahterodieren deutlich übertrifft. Ausgestattet mit einem Faserlaser – seine Pulsleistung beträgt im Standard 3 kW – erreicht sie bei einer Rohlingstärke von 1,6 mm Schnittraten von 100 mm/min. Damit nicht genug: Optional verbaut DMG MORI einen Faserlaser mit 4,5 kW Maximalleistung. „Hiermit kann auch PKD bis 4,6 mm geschnitten werden“, so Friedemann Lell. Da die LASERTEC 20 FineCutting 5-achsig arbeitet, können die PKD-Elemente außerdem bereits während der Segmentierung mit den später notwendigen Freiwinkeln versehen werden. Das anschließende Finishing auf der LASERTEC 20 PrecisionTool wird somit erheblich verkürzt.

Einen großen Innovationssprung hat DMG MORI zuletzt mit der LASERTEC 20 PrecisionTool gemacht. Die hier eingesetzte Technologie kommt beim Finishing der PKD-Werkzeuge zum Einsatz und stellt die herkömmlichen Methoden wie Drahterodieren und Schleifen insbesondere auf Qualitätsebene in den Schatten. Diese Verfahren sorgen während der Bearbeitung immer wieder für Ausbrüche an der Schneidkante. Beim Drahterodieren werden nur der leitende Binder, nicht aber die Diamantkörner geschnitten und der mechanische Schleifprozess hinterlässt ebenfalls eine Schartigkeit, weil die Körner hier aus dem Material ausgebrochen werden. Der Faserlaser hingegen erzeugt eine absolut saubere Kante, weil er durch das gesamte PKD-Material gleichermaßen schneidet. Friedemann Lell dazu: „So entstehen perfekte Schneidkanten, durch die PKD-Werkzeuge eine bis zu zweieinhalbfache Standzeit haben verglichen mit Werkzeugen aus einer konventionellen Fertigung.“ Der Schneidkantenradius liege bei lediglich 2 bis 3 µm. „Aufgrund der besseren Oberflächengüte, die beim Fräsen erzielt wird, gibt es bereits Endkunden, die nur noch PKD-Werkzeuge verwenden, die mittels Laserbearbeitung hergestellt werden“, ergänzt der SAUER-Vertriebsleiter.

Die LASERTEC 20 PrecisionTool setzt auch im Bereich der generellen Machbarkeit neue Standards. So erzeugt der hochpräzise Faserlaser Innenradien von nur 15 µm, die mit herkömmlichen Verfahren nicht zu realisieren sind. Darüber hinaus bietet die 5-Achs-Technologie eine große Bearbeitungsvielfalt, wie Friedemann Lell anfügt: „Dadurch erreicht der Laser – anders als ein Draht – auch PKD-Segmente an extrem komplexen Werkzeugen mühelos.“ Freiwinkel zwischen 0° und 35° und mit unterschiedlichsten Geometrien könne die Maschine ebenso erzeugen wie Spanleitstufen – und das alles in einer Aufspannung.

Ausgereiftes Maschinenkonzept für eine moderne Fertigung

Bei der Konstruktion der LASERTEC 20 PrecisionTool hat DMG MORI seine gesamte Erfahrung im Werkzeugmaschinenbau eingebracht: Ein thermosymmetrischer Mineralgussständer bildet die hochstabile Basis der mit 3,5 m² sehr kompakten Maschine. Sie verfügt über einen großen Arbeitsraum, der ausreichend Platz bietet für Werkzeuge bis 200 mm Durchmesser und 344 mm Länge. X-, Y, und Z-Achse sind standardmäßig mit Linearantrieben und Präzisionskühlung ausgestattet. Ein vollintegrierter, automatischer 3D-Infrarot-Messtaster am Laserkopf übernimmt die Werkstückvermessung und eine HSK-63-Aufnahme ermöglicht ein wiederholgenaues Werkstück-Handling. Für eine höhere Produktiv und eine autarke Fertigung ist die LASERTEC 20 PrecisionTool auch mit einem PH 10|100 Linearmagazin erhältlich. Maximal 42 HSK-Werkzeuge mit bis zu 10 kg finden hier Platz. Steuerungsseitig verfügt die Maschine über eine Siemens 840D solutionline mit CELOS® und 21,5“ ERGOline® Control. Eine ausgereifte Software erlaubt das schnelle Programmieren auch komplexer Stufenwerkzeuge.

DMG MORI hat mit der LASERTEC 20 FineCutting und der LASERTEC 20 PrecisionTool zwei Maschinen im Angebot, die in der Lage sind, den Herstellungsprozess von PKD-Werkzeugen gegenüber konventionellen Fertigungsverfahren ganzheitlich zu optimieren. Sowohl die erheblich beschleunigte Segmentierung als auch das Finishing in einer Aufspannung mit den erstklassigen Bearbeitungsergebnissen tragen dazu bei, dass Werkzeughersteller auch in der PKD-Bearbeitung langfristig wettbewerbsfähig bleiben.

 

ULTRASONIC 20 linear – Kompakter, stärker, universeller, höchst prozesssicher

Komplett überarbeitet überzeugt die ULTRASONIC 20 linear der 2. Generation schon rein äußerlich gegenüber der Vorgängervariante mit einem neuen, funktionalen Design und einer auf 3,5 m² reduzierten Grundfläche bei gleichzeitig erhöhter Steifigkeit und Dynamik. Die vielfältigen technologischen Optimierungen zeigen sich in der Spindeldrehzahl, die nun bei bis zu 60.000 min–1 für HSC-Applikationen liegt, einer FD-Tischoption mit max. 1.500 min–1 für wirtschaftliche ULTRASONIC-Rundschleifoperationen z.B. in hartspröden Materialien, in bis zu 50 % (A-Achse) stärkeren Antriebsmotoren, einem auf 15 kg erhöhten Ladegewicht und im Einsatz größerer Werkzeugdurchmesser bis 50 mm. Steuerungsseitig ist die ULTRASONIC 20 linear mit CELOS® ausgestattet, so dass auch die Steuerung der ULTRASONIC-Bearbeitung intuitiv über eigens entwickelte CELOS® APPs erfolgt. Wie die Vorgängervariante kombiniert die ULTRASONIC 20 linear zugleich ULTRASONIC-Schleifbearbeitung von hartspröden und schwer-zu-zerspanenden Werkstoffen wie z.B. Hartmetall, Hochleistungskeramik oder Glas mit der Möglichkeit des HSC-Fräsens in einer Maschine. Die Integration der ULTRASONIC-Technologie ermöglicht u.a. die direkte Schleifbearbeitung von Hartmetall-Prägestempeln ohne Umweg der Elektrodenfertigung oder auch die Herstellung von Hartmetall-Schäften mit Plattensitzen und Kühlmittelbohrungen.

Die ULTRASONIC 2nd Generation ermöglicht neben der etablierten ULTRASONIC-Schleifbearbeitung von hartspröden Zukunftsmaterialien nunmehr auch die ultraschall-überlagerte Fräsbearbeitung von Sonderlegierungen, Verbundstoffen sowie sonstigen schwer zu zerspanenden Materialien mit geometrisch bestimmter Werkzeugschneide. Die ULTRASONIC-Technologie bewirkt dabei eine Reduzierung der wirkenden Prozesskräfte bis zu 40%. Eine automatische Erkennung der ULTRASONIC-Frequenz sowie Amplitude erlaubt eine höchst anwenderfreundliche Bedienung der neuesten CELOS®-Steuerungsgeneration.

 

LASERTEC / ULTRASONIC-Exponate auf der GrindTec 2016:

Halle 2 / Stand 2055

Wie bereits in 2014 wird DMG MORI auf der diesjährigen GrindTec 2016 (16.-19.03.) in Augsburg in Halle 2 mit einem Stand (Nr. 2055) vertreten sein, um auch im Bereich der Herstellung von PKD / CVD-D-Präzisionswerkzeugen seine ungebrochene Knowhow-Expertise zu veranschaulichen. So liegt der LASERTEC-Maschinenfokus der DMG MORI – Standperformance auch auf der GrindTec 2016 ganz klar auf den beiden LASERTEC 20 – Exponaten, von denen eine vollautomatisiert mit Linearmagazin PH 10 I 100 präsentiert werden wird. Im Bereich der ultraschallgestützten Schleifbearbeitung wird die zuletzt auf der DMG MORI Hausausstellung in Pfronten als Weltneuheut prämierte ULTRASONIC 20 linear der 2. Generation vorgestellt. Die ULTRASONIC 20 linear ist die kompakteste, präziseste und zeitgleich dynamischste 5-Achs-Maschine mit Lineartechnologie von DMG MORI. Abgerundet wird das Programm mit dem Maschinenexponat Vertical Mate 85, auf der die komplette Schleifbearbeitung eines Spindelgehäuses demonstriert wird.

 

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