Spritzen & Giessen

Graphit sicher im Griff

04.05.2010

Spanntechnik: Die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Graphit erfordert hochpräzise Werkzeugaufnahmen – nur so lassen sich bei der Elektrodenfertigung die notwendigen engen Toleranzen einhalten und brillante Oberflächen erzielen. Bei Eckert in Kriftel/Taunus setzen die Verantwortlichen auf die Tribos-Polygonspanntechnik von Schunk.

Seit einer intensiven Schulung am Graphit-Technologie-Center der SGL Carbon Group ist für Mustapha Benkada, CNC-Programmierer und Maschinenbediener bei Eckert, die Tribos Polygonspanntechnik die erste Wahl für die anspruchsvolle Graphitbearbeitung. „Unsere Graphit­elektroden müssen durchgängig höchste Qualitätsanforderungen erfüllen“, erklärt er. „Die kleinsten Stege an den filigranen Werkstücken messen gerade einmal 0,1 mm. Solche Werte lassen sich prozesssicher nur mit einem Werkzeughaltersystem erreichen, das auf Dauer über einen hochpräzisen Rundlauf verfügt.“

Mit bis zu 30 000 min-1 bearbeitet die Mikron HSM 300 Graphite Master bei Eckert das spröde und extrem abrasive Material. Verarbeitet wird in erster Linie verschleißfester Feinkorngraphit R 8510 mit 10 µm Korngröße sowie Feinstschlichtgraphit R 8710 mit 3 µm Korngröße. Damit lassen sich Oberflächenrauheiten Ra ≤0,5 μm erreichen.

Die Ansprüche der Kunden sind hoch. Für jedes Teil wird daher ein eigenes Prüfprotokoll erstellt. „Anhand unserer 100-prozentigen Qualitätskontrolle konnten wir feststellen, dass Tribos auch auf Dauer hochpräzise arbeitet“, betont Benkada. „Es gibt keinerlei auffällige Streuung bei den Messergebnissen.“

Das Geheimnis der konstant hohen Rundlaufgenauigkeit der Tribos-Polygonspannfutter von Schunk liegt im Spannprinzip: Der Werkzeughalter hat anstelle einer runden eine polygonförmige Aufnahmebohrung für das Werkzeug. Mit einer Spannvorrichtung wird von außen ein definierter Druck beaufschlagt, der die Aufnahmebohrung innerhalb des dauerelastischen Bereichs zu einem Zylinder verformt. Dieser Vorgang bewegt sich unterhalb der Rp-0,2-Prozent-Dehngrenze, so dass Gefügeänderungen im Stahl ausgeschlossen sind. So kann das Werkzeug spielend leicht in den Halter gefügt werden. Anschließend wird der äußere Druck reduziert, der Innendurchmesser bewegt sich aufgrund seiner Materialelastizität in die ursprüngliche polygonale Form zurück, und das Werkzeug wird über die Eigenspannung des Stahls kraftschlüssig gespannt – auch kleinste Werkzeugdurchmesser ab 0,3 mm.

Bei Tribos erfolgt die Werkzeugspannung nahezu wartungs- und verschleißfrei: Das soll dauerhafte Präzision sicherstellen.

FĂĽr hohe Schnittgeschwindigkeiten
Besonders interessant bei Graphit sind hohe Schnittgeschwindigkeiten, erst recht bei sehr kleinen Werkzeugdurchmessern. Aufgrund des abrasiven Graphit-Feinstaubs verwendet Eckert meist diamantbeschichtete CVD- und PKD-Werkzeuge. Das kleinste eingesetzte Werkzeug ist ein 0,4-mm-Kugelfräser mit Schaftdurchmesser 4 mm. Zudem testet Benkada derzeit Werkzeuge mit Durchmesser 0,2 mm an der Schneide.

Je höher die Schnittgeschwindigkeit an der Schneide, desto brillanter wird in der Regel die Oberfläche des Graphits. Die Polygonspannfutter von Schunk sind generell für Drehzahlbereiche bis 80 000 min-1 ausgelegt. Spezielle Aufnahmen, wie etwa der für die Mikrobearbeitung konzipierte Tribos-Mini, sind sogar für Drehzahlen bis 205 000 min-1 getestet.

Der sehr kompakte Werkzeughalter Tribos-RM verfügt über eine hohe Radialsteifigkeit, um die Möglichkeiten von HSC-Bearbeitungszentren voll auszunutzen. Seine Spannkräfte ermöglichen hohe Zerspanleistungen. Aufgrund der besonderen Anforderungen bei Eckert hat Schunk einen Tribos-RM mit Durchmesser 20 mm als verkürzte Sonder-aufnahme mit HSK-E 25-Schnittstelle gefertigt. So kann Eckert den Maschinenraum des Graphit-Bearbeitungs­zentrums besser nutzen.

Mit den Schnittstellen HSK-E 25, 32, 40, ISO 10 und HSK-A 40 sind die standardisierten Tribos-RM-Highspeed-Aufnahmen von Schunk auf kleine, hochdynamische Bearbeitungszentren abgestimmt. Sie spannen selbst kleinste Schaftdurchmesser ab 1 mm.

Ein Trend geht zu immer komplizierteren Konturen, teilweise mit sehr tiefen Kavitäten und vielen Störkanten. Aufgrund der Spanntechnologie können Tribos-Aufnahmen sehr schlank ausgeführt werden. Besonders deutlich wird dies am Tribos-S, der von Eckert insbesondere bei Arbeiten in beengten Räumen eingesetzt wird. Die relativ geringe Masse dieser Aufnahme erlaubt hohe Vorschübe bis zu 10 m/min.

Ein Winzling mit ebenfalls sehr schlanker Störkontur ist Tribos-Mini. Der Werkzeughalter spannt alle Werkzeugschäfte mit h6-Toleranz ab Durchmesser 0,3 mm. Vielfach kann mit Tribos-Mini auf den Einsatz hochpreisiger Sonderwerkzeuge verzichtet werden.

Schlanke Verlängerung
Besonders tiefe Stellen der Graphit­elektroden lassen sich mit dem wohl außergewöhnlichsten Mitglied der Tribos-Familie bearbeiten: Die extrem schlanke und hochpräzise Verlängerung Tribos-SVL ist universell einsetzbar und kann mit verschiedensten Spannfuttern kombiniert werden. Auch das spart oft den Einsatz teurer Sonderwerkzeuge. Die hochgenaue Verlängerung mit Rundlaufgenauigkeit < 0,003 mm wird einfach statt einem Grundwerkzeughalter gespannt. Per Polygonspanntechnik sorgt Tribos-SVL dann für den sicheren und präzisen Halt des Werkzeugs. „Mit dem Tribos-System haben wir Qualitätsanspruch und Kostenbewusstsein vereinen können, erklärt Benkada. „Die Investitionen in das präzise und prozesssichere Spannsystem haben sich bei uns sehr schnell ausgezahlt.“


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