• Firma: Ewag AG
  • Land: Schweiz
  • Artikel vom: 22 August 2011
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  • Kategorie(n): WERKZEUG FERTIGUNG, Laserbearbeitung
  • Neue Maßstäbe bei der Laserbearbeitung

    Abb. 1
    Abb. 2
    Abb. 3
    Abb. 4

    Die Ewag Laser Line setzt neue Maßstäbe bei der Laserbearbeitung von superharten Werkstoffen. Modernste Lasertechnologie ermöglicht ein wirtschaftliches Fertigen von Außenkontur und Spanleitstufe in einer Aufspannung. ...

    Beim Bearbeiten von Aluminium, Verbundmaterialien und anderen neuen Werkstoffen steigt die Bedeutung hochharter Werkzeuge aus PKD, CVD und cBN. Zunehmend fordert die Industrie bei diesen Werkzeugen höhere Standzeiten ein, die jedoch mit den bestehenden abrasiven Herstellverfahren nur bedingt erreicht werden. Auch dem Einbringen von 3-D-Konturen wie Spanleitstufen sind wirtschaftliche Grenzen gesetzt: Durch reines Schleifen lassen sie sich meist nicht herstellen, und Erodieren ist sehr langsam und teuer. Jetzt aber können auf der neuen Laser Line von Ewag derartige hochharte Werkzeuge mit bisher unerreichten Eigenschaften hergestellt werden: Ein Sprung in der Qualität der mit ihnen bearbeiteten Oberflächen gepaart mit einer bisher nie da gewesenen Standzeit. Die auf der Laser Line angewandte Lasertechnologie wird den hohen Anforderungen gerecht, da der Laser in der Lage ist, einzelne Diamantkörner zu trennen und so Diamantausbrüche vermeidet. Zudem versieht das Ewag Verfahren die Werkstücke auf ein und derselben Maschine in nur einer Aufspannung auch mit 3-D-Konturen. Diese Komplettbearbeitung superharter Werkstoffe auf der Ewag Laser Line reduziert Umrüstzeiten, erhöht die Fertigungsqualität der Werkzeuge und eröffnet damit völlig neue Perspektiven.

    Lasertechnologie gehört zu den gefragtesten Zukunftstechnologien. Laser bündeln Licht auf kleinster Fläche und erzeugen auf diese Weise extrem hohe Energiedichten. Aus der Metallbearbeitung sind sie längst nicht mehr wegzudenken. Der Laser hat die Fertigungstechnik in vielen Bereichen revolutioniert. Besonders beim Bearbeiten von Werkzeugen aus superharten Werkstoffen bieten die leistungsfähigen Faserund Kurzpulslaser geometrisch beinahe unbegrenzte Gestaltungsmöglichkeiten. Die Nutzung der Laserenergie beim Herstellen von PKDWerkzeugen ist jedoch ein noch recht junges Einsatzgebiet. Heutige Laserproduktionssysteme sind meist mit herkömmlichen Festkörper- oder Faserlasern ausgerüstet. Diese Nanosekunden- Laser sind zwar günstig in der Anschaffung, haben jedoch erhebliche Prozessnachteile. Dazu zählt besonders die wärmebeeinflusste Zone am Werkstück.

    Da in diesem Bereich alle drei Aggregatzustände vorhanden sind, leidet die Oberflächen- und Kantenqualität. Vor allem der saubere Übergang zwischen der Diamantschneide und dem Trägermaterial ist schwer zu realisieren. Diese Nachteile eliminiert die kalte Ablation mittels Ultrakurzpuls- beziehungsweise Pikosekunden- Laser (ps-Laser), wie Ewag sie in der Laser Line zum Einsatz bringt. Die Kombination aus hoher Pulsenergie und kurzer Pulseinwirkzeit führt zu einem direkten Verdampfen des abzutragenden Materials ohne thermische Transferphase. Da sich praktisch keine Wärme entwickelt, entfallen auch alle entsprechenden Nebeneffekte, so etwa Gefügeveränderungen oder Mikrorisse im Material. Der Laser „schneidet“ durch Korngrenzen hindurch und erzeugt Oberflächen von exzellenter Qualität und einzigartigen Rauheitswerten (Ra) von 200 bis 300 Nanometern. Dies wirkt sich standzeitverlängernd auf die Werkzeugschneide aus: Gelaserte Schneiden erzielen um den Faktor zwei bis drei höhere Standzeiten als geschliffene Schneiden.

    Die Schleifexperten von Ewag bearbeiten in einer Aufspannung Schneiden und Spanleitstufen von Wendeschneidplatten aus superharten Werkstoffen und erfüllen die steigenden Anforderungen an komplexe Werkzeuggeometrien und Oberflächenqualität. So produziert die die Laser Line PKD-Fräsplatten, deren Fertigung bisher drei Schritte auf drei verschiedenen Maschinen erforderte (Drahterodieren der Außenkontur, Umfangschleifen, Anbringen der Negativfasen) – in nur einem Schritt und innerhalb von zehn Minuten. Sie verfügt über eine flexible 5-Achsen-Kinematik, mit der Wendeschneidplatten sowie rotative Werkzeuge bearbeitet werden können. Für das kräftefreie Bearbeiten der Werkstücke durch den Laser reicht eine simple Spannvorrichtung. Für die Bearbeitung komplexerer Werkzeuge ist sie zusätzlich mit einer mechanischen Spannvorrichtung ausgestattet. Ein Laderoboter, der individuell an die Kundenanforderungen angepasst werden kann, sorgt für ein automatisches Zu- und Abführen von Teilen. Die während der Laserablation entstehenden Dämpfe werden prozessnah abgesaugt und in mehreren Stufen über Staubfilter, Feinstaubfilter und Aktivkohle gereinigt. Außerdem ist die gesamte Anlage vollständig gekapselt. Da kein Kühlschmiermittel zum Einsatz kommt, ist das fertige Werkstück frei von öligem Kühlschmierstoff und damit absolut sauber und sofort einsatzbereit.

    Die breite Palette der superharten Rotationswerkzeuge am Markt eröffnet zunehmend Anwendungsbereiche. Walter und Ewag werden Schritt für Schritt diese Technologie – ergänzend zu den bestehenden – weiterentwickeln. Dadurch können verschiedenste Maschinen der Schleif-, Erodier- und Laserbearbeitung sowie der Messtechnik und Logistik für die Werkzeugbearbeitung aus nur einer Hand angeboten werden.