Erodieren mit Messmaschinengenauigkeit

Anlässlich der EMO 2001 präsentierte die Agie AG, Losone/Tessin, die Studie einer Schneiderodiermaschine, deren Konzept, Bauteile und Funktionen neue Wege bei der Fertigung von hochgenauen Teilen aus der Elektronik-, Medizin- und Uhrenindustrie, der Mikromechanik und von gestanzten Folien eröffnete.

Nach der Vorstellung der Konzeptstudie wurden alle Kräfte darauf konzentriert, weitere hochgesteckte Ziele aus dem Pflichtenheft zu erfüllen, die Anregungen und Wünsche der Messebesucher und potenziellen Anwender zu bewerten und die Fertigung und Montage dieser Hochgenauigkeitsmaschine aufzubauen. Im Juli dieses Jahres konnte das Ergebnis, die Schneiderodiermaschine Agiecut Vertex, einem ausgewählten Kundenkreis vorgestellt werden. Um diese Spezialisten aus der Feinst- und Mikrobearbeitung umfassend über die neue Genauigkeitsdimension zu informieren, wurde nicht nur die Maschine im Praxiseinsatz vorgestellt, sondern auch die Montage im Detail erläutert und gezeigt.

Die ¿Geburt¿ von Ra = 0,05 µm
Die Besucher von insgesamt 30 Firmen waren beeindruckt von der Produktpräsentation. Entwickler und Konstrukteure von Agie gaben Einblicke in die Vorstufen der Entscheidungsfindung, informierten über die neuen Wege, die sowohl in der Konstruktion als auch in der Fertigung beim Einstieg in diese Genauigkeitsbereiche beschritten werden mussten und erläuterten die funktionsbestimmenden Bauteile und Komponenten der Neuentwicklung. Da dies alles auch am Objekt gezeigt werden konnte, wurde deutlich, was es bedeutet, das Ziel ¿Halbierung der heute erreichbaren Genauigkeiten und Oberflächen am Werkstück¿ zu erfüllen und für den praktischen Einsatz umzusetzen. Neben den verschiedenen Investitionen in der Montage wurde auch ein neues Bearbeitungszentrum von Dixi Machines S. A. installiert, um verschiedene Bauteile wie die 100 mm breiten und 1100 mm langen Vertikal-Führungen der Agiecut Vertex auf Umschlag mit einer beidseitigen Parallelität von 5 µm zu fräsen. Dass diese Präzision auch im automatischen Arbeitsablauf eingehalten wird, dafür sorgt das modulare Werkstückspannsystem Delphin von Mecatool mit einer Wiederholgenauigkeit von � 0,005 mm. Die hochgenaue Fräsbearbeitung läuft in einer vollklimatisierten Halle ab, deren Temperaturschwankung innerhalb 24 Stunden max. ±1° beträgt.
 Im Anschluss an diese Produktvorstellung lud die deutsche Tochter-gesellschaft Agie GmbH alle Interessenten, die nicht nach Losone kommen konnten, vom 16.¿18. Juli zu ihren Präsentationstagen nach Schorndorf. Feinbearbeitungsspezialisten von 20 Firmen nutzten diese Gelegenheit, um sich über die Agiecut Vertex und die neuen Genauigkeits-Strategien im Werkzeug- und Formenbau zu informieren. Von dem mit der Veranstaltung in Losone identischen Informations- und Demonstrationsprogramm, lediglich die Entstehung des µm konnte nicht gezeigt werden, waren auch diese Fachleute äußerst beeindruckt. Ganz besonders von den Genauigkeitsbereichen, die Agie als erster Erodiermaschinenhersteller erreicht und für den praktischen Einsatz erschlossen hat.

Patentierte Monoblockbauweise als Genauigkeitsgarant
Das konstruktive Konzept der Schneiderodiermaschine Agiecut Vertex mit der Kombination von Portal- und C-Gestell-Bauweise und die teils neuen Wege bei der Fertigung der Bauteile und in der Montage führten in ihrer Gesamtheit zu einer Maschine, die mit Rauheitswerten von
Ra = 0,05 µm und einer gegenüber herkömmlichen Maschinen deutlich besseren Konturtoleranz Werte erzielt, die bislang beim Schneiderodieren noch nicht erreicht wurden.
 Entscheidend für die ¿Messmaschinengenauigkeit¿ sind die auf einem patentierten Monoblock unabhängig voneinander angeordneten Hauptachsen X und Y. Ein in horizontaler Ebene auf dem  Ø
×  Maschinenbett verfahrbarer Tisch trägt den Arbeitsbehälter. Das Werkstück wird somit nur in X-Richtung bewegt. Ein zweiter, auf dem Maschinenkörper in horizontaler Ebene verschiebbar angeordneter Achsschlitten nimmt den oberen Teil des C-Gestells auf und bewegt damit die Drahtführung in Y-Richtung. Die Verfahrwege in X von 220 mm, in Y von 160 mm und in Z von 100 mm sowie die zusätzlichen Positionier-möglichkeiten von ±40 mm in U- und V-Richtung bieten zusammen mit der Konisch-Schneidvorrichtung von 3° bei 80 mm beste Voraussetzung, um auch komplexe Teile hochgenau zu erodieren.
 Aus Gründen der gleichmäßigen Wärmedehnungen sind die verschiedenen Gusskörper so ausgelegt, dass sie in Volumen und Gewicht weitgehend übereinstimmen. Beim Drahtführungssystem besteht der obere Führungskopf, der mit wechselnden Umgebungstemperaturen in Berührung kommt, aus temperaturbeständigem Werkstoff. Der untere Kopf, der sich konstant unter Wasser befindet, ist dagegen aus Stahl gefertigt. Um die Übertragungskräfte zu reduzieren und mögliche Geometrieabweichungen zu verhindern, sind alle Achsen in unmittelbarer Nähe des Erodierbereiches angeordnet. Ihre Bewegungen werden mit einem Dual-Messsystem auf 0,1 µm genau geregelt und kontrolliert.
Das Messsystem erzeugt quasi eine elektrische Vorspannung und sorgt so mit den Glasstäben für die extrem hohe Genauigkeit.

Kontrolliertes Temperaturverhalten
Durch die sorgfältig gewählte Anordnung aller Wärmequellen und deren konsequente Trennung vom Erodierbereich ist das Temperaturverhalten der Agiecut Vertex optimal kontrollierbar. Jede Wärmequelle wird durch Luft- oder Wasserkühlung sowie Isolierungen egalisiert. So sind alle Motoren und Pumpen an den Außenseiten der Maschine angeordnet. Zusätzliche Isolierbleche verhindern eine Abstrahlung der Wärme in das Innere. Eine gleichmäßige Luftzirkulation im geschlossenen Maschinen-körper gewährleisten Auslassöffnungen am Dach der Maschine. Auch die energieführenden Elektrokabel innerhalb der Maschine werden gekühlt.
 Die Arbeitszone mit dem unteren Drahtführungskopf, dem Werkstück und den Spannmitteln befindet sich konstant unter Wasser. Das Niveau des Dielektrikums wird durch Heben und Senken des Arbeitsbehälters automatisch der Werkstückhöhe angepasst. Für eine konstante Wassertemperatur sorgt ein optimaler Kreislauf: Wasser wird von unten in den Arbeitsbehälter gepumpt, überschüssiges Wasser tritt oben am Überlauf aus, wird gekühlt und dem Arbeitsbehälter wieder zugeführt.

Produktivitätssteigerung durch 2 Drahtspulen
Auch bei kleinsten Drahtdurchmessern überzeugt die neue Schneiderodiermaschine durch höchste Autonomie. Die Voraussetzungen dafür bietet die neue Drahteinheit Agieduo. Sie arbei-tet mit zwei Drahtspulen und stellt Drähte von 0,2 bis 0,02 mm Durchmesser zur Verfügung. Das Umschalten von einem Draht zum andern, z. B. Vorschneiden mit dem dickeren Draht und Nachschneiden mit dem dünneren, ist über die Maschinensteuerung programmierbar. Der Ablauf der Drähte erfolgt ebenso wie das Einfädeln automatisch, überwacht von neuentwickelten, patentierten Sensoren. Vom Bediener werden also keine komplizierten Handgriffe und aufwändigen Programmierungen verlangt. Auch beim Einrichten unterstützt ihn die Maschine. Sie bestimmt die Lage des Werkstücks im Ar-beitsraum durch Antasten mit dem Draht und mit Hilfe eines in der vertikalen Achse eingebauten Messtasters. Die Werte werden von der Steuerung übernommen, mit der eingegebenen Null-Lage abgeglichen und gegebenenfalls auto-matisch korrigiert. Bei den verschiedenen Dräh-ten bestimmt der Durchmesser plus 50 µm die Größe der Einfädelbohrung im Werkstück. Jede Drahtaufnahme kann Spulen bis 8 kg aufnehmen.
 Die mit dem Design Award ausgezeichnete Verkleidung der Maschine setzt nicht nur optische Akzente sondern erfüllt gleichzeitig die EMV-Richtlinien. In der gekapselten Anlage sind der Monoblock, die Steuerung, der ebenfalls neu entwickelte Generator, die Drahteinheit und das Dielektrikum-Aggregat integriert. Dieser kompakte Aufbau erfordert nur eine Stellfläche von 1,4 x 1,9 m. Für die gewohnte Bedienfreundlichkeit sorgt die neu entwickelte, gut zugängliche Bedienkonsole. Mit der Steuerung Agievision 3 führt Agie das bewährte Konzept einer systemoffenen Steuerung fort, die sowohl für das Schneiden als auch für das Senken ein-gesetzt werden kann. Allerdings bietet die Soft-ware zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten, Technologien und Bedienerhilfen, um die beson-deren Autonomie- und Genauigkeitsleistungen der neuen Maschine im praktischen Einsatz umzusetzen. Dazu zählt auch das bei Arbeitsunterbrechungen zur Anwendung kommende Modul Usersequence. Mit seiner Hilfe kann die begonnene Arbeit nach der Unterbrechung mit genau den gleichen Werten und Einstellungen fortgesetzt werden, unabhängig von der Zahl der Werkstücke und ohne Einfluss auf die Ge-nauigkeit. Wie alle Erodiersysteme von Agie verfügt auch die neue Schneiderodiermaschine über offene Schnittstellen für die Anpassung an individuelle Fertigungs- und Betriebsabläufe.
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