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DMG Mori DMG-Laseranlage macht Leichtbau-Zerspanung wirtschaftlicher

Redakteur: Peter Königsreuther

Der Leichtbautrend mithilfe besonderer Metalllegierungen und Faserverbundstrukturen, lenkt den Fokus von Zerspanern auf Schneidplatten, Fräser und Bohrer aus polykristallinen Diamanten (PKD) - Dank ihrer langen Standzeit und hohen Zerspanrate! Wie man Werkzeuge den steigenden Ansprüchen anpassen kann, zeigt eine besondere Maschinenbaureihe von DMG Mori.

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Laserstrahlbearbeitung statt Erodieren: PKD-Werkzeug für die Bearbeitung von Faserverbundstrukturen werden durch eine DMG-Maschine noch langlebiger.
Laserstrahlbearbeitung statt Erodieren: PKD-Werkzeug für die Bearbeitung von Faserverbundstrukturen werden durch eine DMG-Maschine noch langlebiger.
(Bild: DMG)

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. Mit der Lasertec 20 Finecutting und der Lasertec 20 Precisiontool bietet DMG Mori eine ganzheitliche und produktive Lösung für die Bearbeitung hochwertiger PKD-Werkzeuge.

Nachhaltige Prozessketten-Optimierung gesucht

„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.

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Laserlicht stellt Drahterosion in den Schatten

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. Dünnere Rohlinge segmentiert die Lasertec 20 Finecutting mit bis zu 200 mm/min. Damit nicht genug: Optional verbaut DMG Mori einen Faserlaser mit 4,5 kW Maximalleistung. „Hiermit sind auch 300 mm/min realistisch und es kann 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 wird somit erheblich vereinfacht.

Qualitätssprung nach vorne

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 Schnittfläche. Beim Drahterodieren werden nur die leitenden Anteile, 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 Fläche, 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. „Auch wegen 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.

Faserlaser erzeugt kleinste Innenradien

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 wären. Darüber hinaus bietet die Fünf-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.

Laserkopf übernimmt Werkstückvermessung

Bei der Konstruktion der Lasertec 20 Precisiontool hat DMG MORI seine gesamte Erfahrung im Werkzeugmaschinenbau ausgespielt: 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. 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. Darüber hinaus ist für die Herstellung von Schaftwerkzeugen eine Software von GTR installiert. Diese wird seit vielen Jahren auch in der Drahterosion verwendet.

Maschinen-Duo für bessere PKD-Werkzeuge

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.

MM

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