Erodieren Korrosionsfreie Drahterosion für den Stanzwerkzeugbau

Autor / Redakteur: Klaus Malle / Dietmar Kuhn

Ein Unternehmen, das elektrische Kontakte und ähnliche Metallteile herstellt, hat höchste Ansprüche an die Stanz- und Folgeverbundwerkzeuge in Bezug auf Genauigkeit und Standmenge. Die bisherigen Ergebnisse beim Drahterodieren von Aktivteilen wie Stempeln und Matrizen aus Hartmetall lassen sich verbessern, wenn auf einer Maschine mit Ölbad gearbeitet wird.

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Dies geschieht seit wenigen Monaten bei einem Stanzbetrieb auf einer Maschine von GF Agie Charmilles: Die SFT X. Settele, Stanz- und Formtechnik GmbH & Co. KG, Halblech, ist ein mittelständisches Unternehmen, in dem hochgenaue Stanz- und Stanz-Biegeteile in Großserie produziert werden. Das sind vielfach elektrische Kontakte aus Messing und Bronze (50%), metallische Stifte (25%), Klemmen (15%) und Montageteile (10%). SFT ist zertifiziert nach den Qualitätsmanagementsystemen der DQS.

Stanzwerkzeuge baut SFT selbst

Abnehmer sind Betriebe der Elektroindustrie und der Elektronik, der Automobilindustrie sowie Hersteller von Haushaltsgeräten. Die eingesetzten Stanz- und Folgeverbundwerkzeuge werden im eigenen Werkzeugbau entwickelt, konstruiert und gebaut, für die Fertigung erprobt und schließlich auf Stanz-Biegeautomaten (Bihler) und Schnellläufer-Pressen (Bruderer) eingesetzt.

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Gefragt nach der Motivation, im November 2009 eine Cut 1000 Oil-Tech zu kaufen und zu installieren, antwortet Roland X. Settele, Inhaber und Geschäftsführer des Unternehmens: „Der Trend in unserem Geschäft geht zu immer komplizierteren Präzisions-Stanz- und -Biegeteilen, die hochgenaue Werkzeuge erfordern. Als langjähriger Kunde des Schweizer Maschinenbauers haben wir in den letzten zehn Jahren immer das Neueste gekauft. Nun hörten wir von den Vorteilen des Drahtschneidens im Ölbad und kauften eine solche Maschine.“

„Mit Blick auf unsere Stempel und Matrizen aus Hartmetall sowie Aufgaben der Mikrobearbeitung war uns klar, dass die mit Ölbad ausgelegte Cut 1000 Oil-Tech von GF Agie Charmilles die richtige Investition in die Zukunft ist. Seit November 2009 arbeiten wir mit dieser Maschine“, berichtet Settele weiter.

Korrosion von Kobalt in Hartmetall-Stempeln beim Erodieren nicht zu verhindern

Obwohl moderne Generatoren den elektrochemischen Angriff auf die Schneidkanten von Hartmetall-Stempeln und Matrizen beim Erodieren in Wasser klein halten, kann eine Korrosion des Hauptbindemittels Kobalt im Hartmetall nicht gänzlich verhindert werden. Die Folge sind Mikrorost und Qualitätseinbußen an den Schneidkanten der Aktivteile von Werkzeugen der Stanzereitechnik.

Das Wasserbad lässt sich jedoch aus wirtschaftlicher Sicht nicht einfach durch Öl ersetzen. Bisher kam es zu einem starken Leistungsverlust, wenn Öl bei Anwendungen in der Medizintechnik oder in der Uhrenindustrie gebraucht wurde.

Schneidleistungsverlust beim Erodieren in Ölbad überwunden

Den Schneidleistungsverlust konnte die Forschung bei GF Agie Charmilles jüngst mit einem neuen Generator überwinden. Damit ausgestattet wurde die seit der EMO 2009 bekannte hochgenaue Drahterodiermaschine Cut 1000, die nun als Cut 1000 Oil-Tech verfügbar ist. Verkaufsingenieur Ronny Schroeder von der GF Agie Charmilles: „Wir können jetzt die Technologie Drahtschneiden in Öl anbieten und bei Kunden mit einigen Vorteilen einsetzen – nicht nur für die Bearbeitung von Hartmetall, sondern auch von Stahl. Die Ölbadmaschine ist unsere Antwort auf die Anforderungen des Marktes.“

Die Vorteile der Ölbadmaschine sind:

  • Es gibt keine Probleme mit der Korrosion.
  • Es entstehen feinste Oberflächen (Ra = 0,05 µm) und einwandfreie Kanten.
  • Der Aufwand für das Läppen von aktiven Werkzeugteilen wird stark herabgesetzt oder entfällt.
  • Innenradien bis herab zu 0,02 mm können erzeugt werden.
  • In der Stanzereitechnik können 0,04 mm dicke Folien geschnitten werden.
  • Die Werkstücke können unbegrenzt im Dielektrikum verweilen.
  • Arbeitstakte und Automatisierung lassen sich besser planen.

Erodiermaschine mit Ölbad senkt Aufwand beim Läppen

Bei SFT wird schon seit 2006 mit der Maschine Vertex 1 und seit 2007 mit der Maschine Vertex 2F (beide mit Wasserbad) sehr genau erodiert. Settele: „Nach wenigen Monaten Erfahrung mit der Cut 1000 Oil-Tech können wir jetzt schon sagen, dass der Aufwand für das Läppen deutlich kleiner geworden ist.“

Harald Kotz, verantwortlich für die Drahterosion bei SFT, weist auf die unterschiedlichen Arbeitsbereiche der drei vorhandenen Schneiderodiermaschinen hin und betont: „Mit der Oil-Cut schneiden wir hauptsächlich Hartmetall-Schneidplatten und Schneidstempel, weil wir hoffen, nicht nur das Läppen einzuschränken, sondern auch die Standzeiten unserer Werkzeuge weiter zu erhöhen. Es ist noch zu früh, alle Effekte zu bewerten. Wir merken aber auch, dass wir auf konstant gute Arbeitsergebnisse kommen.“

An der maximalen Schneidhöhe, die etwa bei 40 mm liegt, muss bei der neuartigen Technologie noch Erfahrung gesammelt werden. Standardmäßig wird bei SFT mit Drahtdurchmessern von 0,1 mm geschnitten. Damit werden Innenradien von 0,06 mm erzeugt.

Erodieren im Ölbad erzeugt bessere Oberflächenqualität

Auch hierin zeigt sich ein Vorteil: Im Ölbad wird mit kleineren Prozessabständen zwischen Draht und Werkstück gefahren. Zudem entstehen durch kleinere Schwingungen des Drahtes bessere Oberflächen als im Wasser.

Der Werkzeugbau bei SFT ist durch die 3D-CAD-Software Cocreate Modeling der Parametric Technology Corporation geprägt. Die CAM-Linie wird mit Peps von Camtek gefahren.

Das Know-how der 35 Mitarbeiter und beste Herstellungsverfahren für die Folgeverbundwerkzeuge sorgen dafür, dass es in der Produktion von Kontakten und ähnlichen Teilen millionenfach ungestört rattert. Das Drahtschneiden in Öl soll die Prozesssicherheit und Wirtschaftlichkeit weiterhin stärken.

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