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das Erodieren: nur eine "Funke" ???

Pioniere gehen neue Wege, bauen Brücken, räumen Hindernisse und vertrauen auf ihre Stärken. Gefragt nach Innovationen, könnte so die Schweizer Maschinenbauerin GF Agie-Charmilles beschrieben werden. Ein Unternehmen, das stolz auf eine lange Reihe technischer Meilensteine zurückblicken kann und dies auch in der Zukunft fortsetzen wird.

Dunkle Wolken ziehen auf, prallen aufeinander und bald zuckt der erste Blitz vom Himmel. Seine Kraft ist enorm: Die Stromstärke einer Hauptentladung beträgt im Durchschnitt etwa 20 000 Ampere mit einer Spannung von ca. 200 000 Volt. Eine Kraft, die durchaus in der Lage ist, Steine aus dem Fels zu sprengen. Ein Naturphänomen, das schon lange beobachtet wurde, aber nicht «zähmbar» schien. Erst 1943 gelang es dem russischen Ehepaar Lazarenko, eine Methode zu entwickeln, mit der sich Material durch kontrollierte Funkenentladungen abtragen liess. Der Zweite Weltkrieg brandete über Europa und ein vielversprechendes Bearbeitungsverfahren war vorerst auf Eis gelegt.

Die Fünfzigerjahre bringen die Zündung

Der russische Wissenschaftler Mironov pflegte Beziehungen zu den Lazarenkos und brachte dann 1952 das Eis zum Schmelzen. Überzeugt von der industriellen Nutzung, machte sich schon bald ein kleines Team enthusiastischer Ingenieure der «Ateliers des Charmilles» daran, die erste Senkerodiermaschine zu entwickeln. 1954 war es dann so weit: Die Genfer Firma konnte ihre erste Maschine, die Eleroda D1, einem staunenden Publikum an der EMO in Mailand vorstellen. Im selben Jahr wurde die Agie (AG für industrielle Elektronik) in Basel gegründet mit dem Ziel, in einem Labor in Muralto im Tessin ebenfalls Erodiermaschinen zu entwickeln und zu bauen. Bald schon konnte das Unternehmen eine Senkerodiermaschine präsentieren, die sogar mit einem pneumatischen Servoantrieb der Z-Achse ausgestattet war. Der Funke zum Erfolg war gezündet.

Senkerodieren bekommt in den Sechzigerjahren einen Bruder

Zunächst wurde das Senkerodieren mit einem Isopulse-Generator verbessert. Ein erster Schritt, um den Elektrodenverschleiss zu vermindern und damit den bedeutenden Kostenfaktor der damals gebräuchlichen Kupferelektroden zu senken. Hat bisher die turbulente Entwicklung der Funkenerosion das Unternehmen geprägt, so war das Jahr 1966 ein wichtiger Meilenstein für das Fräsen. Mikron lancierte mit der WF 1 das erste Universal-Fräsmaschinen-Center für die flexible und präzise Fertigung in der Werkstatt. Ein absolut weltweites Novum in diesem Jahrzehnt war die erste CNC-gesteuerte Drahterodiermaschine. Nach Jahren des Tüftelns und Forschens war es Agie gelungen, 1969 die Agiecut DEM 15 auf den Markt zu bringen. Dienten bisher Formen aus Kupfer als Elektrode, so war beim neuen Verfahren ein durchlaufender Draht die Elektrode, mit dem sich zylindrische Konturen in elektrisch-leitende Werkstoffe schneiden liessen und dies für die damalige Zeit mit erstaunlicher Genauigkeit. Gemeinsam traten nun die «Geschwister» Senk- und Drahterosion ihren Siegeszug in die Werkstätten der Welt an.

Laufende Verbesserungen prägen die Siebzigerjahre

Die zweite Generation von Generatoren ermöglichten es Agie und Charmilles, beim Drahterodieren 1973 in die dritte Dimension vorzustossen. Nun konnten ausser zylindrischen auch konische Formen geschnitten werden und dies mit einer neuentwickelten Koaxialspülung, die der Drahtrichtung und -neigung folgte und so für optimalen Materialabtrag sorgte. Aber auch bei der Senkerosion gab es 1974 eine Weltpremiere. So wurden die bisher senkrechten Abhebewegungen der Elektroden um planetär-kreisende Bewegungen erweitert, womit scharfe

Innenkanten und auch Unterschnitte erzeugt werden konnten. Verbesserungen, die damals revolutionär waren und heute zum Standard jeder Senkerodiermaschine gehören.

Der Fortschritt macht auch in den Achtzigerjahren nicht Halt

Mit neuer, aktiver Digitalsteuerung führt Mikron 1980 die WF-Fräsmaschinen ein. Der Erfolg gibt dem Unternehmen Recht und die Baureihe wird um die Modelle WF2-SA und WF3-SA erweitert. Nicht auf den Lorbeeren ausruhen heisst das Motto und so lanciert Mikron ein völlig neues Maschinenkonzept mit dem Namen DPM. Das Modell hat Direktantriebe auf allen Vorschubachsen und macht sie 1982 zur ersten Fräsmaschine dieser Art. Noch heute ist dieses Modell im Einsatz und ist nach wie vor ein begehrter Maschinentyp.

Ergänzendes zum Thema:

Kurzporträt der GF Agie-Charmilles:

Beim Drahterodieren ist in dieser Zeit Drahteinfädeln fast schon Standard, nicht jedoch das thermische Abtrennen des Drahtes nach einem Arbeitsgang. Dieses Automationsprinzip wird 1985 eingeführt und heute noch bei den meisten Maschinen angewendet. Die Kupferpreise steigen und so ist es nur eine Frage der Zeit, bis ein anderer Elektrodenwerkstoff beim Senkerodieren Verwendung findet. Mit Gammatec wird 1987 die Lösung gefunden, indem neue Technologien geschaffen werden, die den Einsatz von Grafitelektroden ermöglichen. Abtragsrate und Oberflächengüte verbessern sich markant. Eine höhere Auslastung der Senkerodiermaschinen wird 1988 erreicht, indem automatische Elektrodenwechsler integriert werden. Neue Technologien, die in den Achtzigerjahren den Trend zur Automatisierung einläuten.

Die Neunzigerjahre stehen im Zeichen der Produktivität

Erstmals werden 1992 in den Fräsmaschinen der Mikron selbst produzierte Hochgeschwindigkeitsspindeln eingebaut, die mit 42 000 Umdrehungen in der Minute neue Massstäbe im Fräsen setzen. 1993 hält die künstliche Intelligenz mit Fuzzylogic und neuronalem Netzwerk Einzug in die Senkerosion. Ein System, das Datensätze, einfach ausgedrückt, «fliessend» macht und somit Erodiertechnologien optimiert. Mikron stellt 1997 mit der HSM 700 (High Speed Machining) ein von Grund auf neues Maschinenkonzept für Hochgeschwindigkeitsbearbeitungen vor. Das weltweit erste industrielle Maschinen-Center, das eine axiale Beschleunigung von 1 G erreicht. Mit QCR präsentiert Charmilles den ersten Roboter, der in einer Senkerodiermaschine integriert ist. Durch automatisches Be- und Entladen von Werkstücken und Elektroden wird die Maschinenproduktivität drastisch erhöht. Ein Jahrzehnt also, das die Werkzeugmaschinen wesentlich beschleunigte.

Das neue Jahrtausend beginnt mit viel Neuem

Gleich 2001 werden neue Top-Modelle lanciert. Die Drahterodiermaschinen Robofil 2050 TW und 6050 TW sind mit einer Doppel-Drahtspulen-Technologie ausgestattet, die es erlaubt, eine Bearbeitung automatisch mit zwei verschiedenen Drahttypen auszuführen. Hauptschnitte und Nachschnitte können mit unterschiedlichen Drähten unbeaufsichtigt vorgenommen werden.

Im selben Jahr stellt Mikron die neue Maschinenfamilie für Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungen vor, die mit simultaner Drei- oder Fünfachsbearbeitung

und 10-mal schnellerer Schneidgeschwindigkeit als herkömmliche Fräsmaschinen ausgestattet sind. Damit ist die Bearbeitung komplexer dreidimensionaler Geometrien sogar in gehärteten Werkstoffen bei hoher Genauigkeit und Rauheit möglich. Gleich ein Jahr später konnte Mikron nochmals mit einer Neuheit aufwarten. Ein integriertes Wechselsystem für Werkzeuge und Werkstücke, das dank seiner modularen Bauweise individuell an Fräsmaschinen-Center angedockt werden kann.

2003 kann beim Drahterodieren eine neue Bestmarke geknackt werden. Betrug die Schneidrate in den Anfängen noch 30 Quadratmillimeter in der Minute, werden nun nach 23 Jahren 500 mm2/min problemlos erreicht.

Ein Jahr später erregt Mikron mit den Modulen «smart machine» Aufsehen in der Branche. Wie der Name sagt, ist es modular aufgebaut und bringt Intelligenz in den Fräsprozess mit mehr Präzision, mehr Schutz und mehr Produktivität. Jedes Modul erfüllt eine konkrete Aufgabe. Wie bei einem Baukasten kann der Anwender die Module auswählen, die ihm für die Verbesserung seines Prozesses am sinnvollsten und geeignetsten erscheinen.

Wieder unterstreicht GF Agie-Charmilles ihre Rolle als Vorreiterin der EDM. Die neuen Senkerodiermodelle FORM 2000 und Hyperspark iQ sind mit innovativen Senkerodier-Technologien ausgestattet, die keinen Elektrodenverschleiss mehr zulassen. Ein enormer Kundennutzen, der signifikant den Verschleiss an teuren Elektroden auf null reduziert. Auch Mikron wartet in diesem Jahr mit einer Neuheit im Fräsen auf. Das System «Intelligent Tool Measurement» (ITM) misst über ein Kamerasystem bei voller Spindelgeschwindigkeit die Position des Fräsers und garantiert so durch Soll-/Ist-Abgleich höchste Genauigkeit. Auch in diesem Jahrzehnt konnte GF Agie-Charmilles neue Akzente und Trends im Werkzeugmaschinenbau setzen.

Pionierleistungen setzen sich von 2010 bis heute fort

Eine neue, bahnbrechende Orbit-Strategie versetzt nun Senkerodiermaschinen in die Lage, die Oberflächenrauheiten mit 26 Nanometer (Ra 0.026 μm) an Werkstücken zu realisieren. Nicht nur ein Rekord, ebenso auch ein wirkungsvoller Kundennutzen, da Werkstücke ohne irgendwelche Nachbearbeitung funktionstüchtig eingesetzt werden können. Immer noch im Jahr 2010 präsentiert GF Agie-Charmilles ihre Integrated Vision Unit (IVU), eine optische, auf den Drahterodiermaschinen integrierte Messeinheit, die es erlaubt, Werkstücke direkt auf der Maschine zu messen, ohne dass abgespannt werden muss. Es können somit eventuelle Korrekturen durchgeführt, Messprotokolle erzeugt und Soll- und Ist-Konturen verglichen werden. Ergebnis sind massgetreue, hochgenaue Werkstücke.

2012 erhalten das Erodieren und Fräsen Zuwachs. Mit der Laser 4000 5Ax erschliesst sich GF Agie-Charmilles den Anwendungsbreich des detailgenauen, feinen Texturierens, Mikrostrukturierens, Gravierens, Markierens und Beschriftens von bearbeiteten Teilen, Formen und Elektroden. Die Lasermaschine ist die grösste am Markt und besticht mit einem volldigitalisierten Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken auf einem fixen Tisch.

In dieser Zeit wird das Senk- und Drahterodieren mit einer neuen Bedieneroberfläche aufgewertet. Die «Human-Machine-Interface» (HMI), also eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle, bietet eine klare Auswahl für jede Applikation und generiert dazu die optimale Bearbeitungsstrategie. Bearbeitungsziele werden intuitiv eingegeben, die Maschine macht Vorschläge und die Fehlerquote sinkt gegen null.

In diesem Jahr werden auch innovative Lösungen im Fräsen verwirklicht. Zunächst mit der HSM 200U LP, der kompaktesten Fünf-Achsen-Fräsmaschine mit Linearantrieben an allen Achsen, dann mit der HEM 500U, einer flexiblen und kompakten Fräsmaschine mit neuentwickeltem Dreh-/Kipptisch. Nicht zu vergessen ist der unermüdliche Einsatz, allen Kunden einen zuverlässigen Service zu bieten.

Dazu hat GF Agie-Charmilles eine ganze Reihe von präventiven Servicemassnahmen ins Leben gerufen, wie die Kalibrierung mit Laser-Interferometer, um maximale Genauigkeit der Achsen zu erreichen oder geometrische Kontrollen, um Abnutzungen von Maschinen-Komponenten zu verhindern sowie volumetrische Diagnosen mit Ballbar-Messsystemen, um die Maschinenleistung zu überprüfen. Pionierleistungen, die sich wie ein roter Faden durch die Geschichte der GF Agie-Charmilles ziehen, ganz nach dem Firmenmotto «Achieve more», mehr erreichen. 




 


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