Lückenlos

Durchgängigkeit und Prozessketten sind heute häufig gebrauchte Schlagworte. Viele Lieferanten für den Werkzeug- und Formenbau können diese Merkmale aber nur für die eigenen Produkte und deren Umfeld in Anspruch nehmen. Im Gegensatz dazu hat der Erodiers

Bei der täglichen Körperpflege bringt kaum jemand seine Zahnbürste mit einem Hightech Produkt in Verbindung, dessen Herstellung besonders hohe Anforderungen an den Formenbauer stellt. Die Zahnbürsten müssen hohe hygienische und funktionelle Voraussetzungen erfüllen und trotz aller Ansprüche an das Design, die Handhabung und die Qualität auch noch preiswert produziert werden. Die Firma Agie stellte sich diesen Herausforderungen, konzipierte eine verfahrensübergreifende Durchgängigkeit und demonstrierte diese Prozesskette anlässlich der Messe EMO in Hannover und bei der Hausausstellung im Oktober in Schorndorf an dem Praxisbeispiel Zahnbürste. Für die erstmals von einem Unternehmen in dieser Gesamtheit gezeigte Durchgängigkeit wurde eine 2-farbige Zahnbürste in einem speziellen Design entwickelt und bei der Firma Zahoransky in Freiburg produziert. Die Einsätze des 2-Komponenten-Spritzgusswerkzeuges wurden mit den Fa. Agie in ihren Vorführräumen in Schorndorf zur Verfügung stehenden Maschinen, Automatisierungseinrichtungen und CAx-Systemen gefertigt.

Vom Design zur CAD-Zeichnung
Firma Zahoransky erstellte für die Zahnbürste nach den Modellvorgaben des Designers die CAD-Daten im Iges-Format. Für die darauf aufbauende Elektrodenkonstruktion generierte die Arbeitsvorbereitung aus den Original-Files die CAD-Daten der Elektroden und die Daten der Erodierpositionen mit Hilfe von 3D-CAD-Modulen wie Cimatron Quick-Elektrode. Das CAD- Modul selektierte danach auch automatisch die Einzel-Elektroden für die Formeinsätze.

Fräsen der Elektroden
Gleichzeitig mit der Elektrodenselektierung erfolgt im CAD-Teil die Erstellung der NC-Fräsprogramme auf Cimatron NC. Zum Senkerodieren der Düsen- und Ausstoßerseite des Grundkörpers kommen je
2 Elektroden aus Grafit SGL Carbon R 8650 zum Einsatz. Ihre Form wird auf der Elektrodenfräsmaschine Bostomatic BMC 12 gemäß der von Cimatron NC gelieferten Geometrie- und Bearbeitungsdaten gefräst. Die Spindel mit 6 kW und Drehzahlen bis 30 000 1/min ermöglicht hohe Abtragsleistungen bei hervorragender Oberflächenqualität und erlaubt damit eine äußerst wirtschaftliche Grafitbearbeitung. Eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit von +/-5 mm gewährleistet u.a. das Bostomatic-System zur Kompensation der Längenänderung von der Spindel und den X-/Y-Achsen durch die Steuerung.

Erodieren der Trennebene
Die Trennebene des Formeinsatzes erstellt die Schneiderodiermaschine Agiecut Evolution mit den vom CAM-System direkt eingespielten Geometriedaten. Alle Teile für die feststehende und bewegliche Werkzeughälfte sind auf Paletten des Systems 3R gespannt und werden mit Agie Chip-Control identifiziert. Das Beladen der Maschine und das Ø
× Einlagern nach der Bearbeitung geschieht automatisch durch den Werkzeugwechsler Agie WPC. Er kann bis zu 20 Paletten bevorraten, die von der Maschinensteuerung aufgerufen werden. Durch das Palettisieren wird eine hohe Autonomie der Anlage erreicht und die produktive Zeit ohne Beaufsichtigung deutlich gesteigert.

Referenzpunkte festlegen
Um den Nachschub an gerüsteten Werkstücken und Elektroden sicherzustellen, werden die palettisierten Werkstücke und Elektroden auf einer Messmaschine Zeiss Vista gemessen und voreingestellt. Die CAD-Daten mit den vom Agie AV-Manager erzeugten Referenzpunkten und die Identifikationsdaten der Paletten bilden zusammen mit den CAD/CAM-Daten die Grundlage für die Erstellung der NC-Programme durch Quick-Elektrode oder alternativ Agievision PC. Die verfahrensübergreifenden Werkstück- und Werkzeugspannsysteme von System 3R bieten als Trägersysteme die Voraussetzungen für den durchgängigen Materialfluss innerhalb der Prozesskette Zahnbürste.

Senkerodieren des Grundkörpers
Den weißen Grundkörper der Zahnbürste erodiert eine Senkerodiermaschine Agietron Innovation. Dank der Maschinensteuerung Agievision ist auch bei dieser Maschine die Integration des Handlinggerätes 3R Workmaster Compact für die Paletten- und Elektrodenzufuhr problemlos möglich. Mit Hilfe von Agie Chip-Control
werden die Werkstücke und die max. Aufnahme-kapazität von 88 Elektroden automatisch erkannt und von der Maschinensteuerung zum Einwechseln aufgerufen. Eine wichtige Funk-tion übernimmt dabei der Agie Software-Baustein Easy run. Er koordiniert die Befehle und Anweisungen der Maschinensteuerung, sorgt für deren Ausführung und ermöglicht so die automatische Kombination der NC-Programme mit den benötigten Werkstücken.

Netzwerk-Schnittstelle Agie AV-Manager
Der Agie AV-Manager verwaltet und managt die Aufträge eigenständig und gibt jederzeit Auskunft über den Stand der Fertigung. Voraussetzung für diese übergreifenden Funktionen sind die Agie Funkenerosionsmaschinen mit der Steuerung Agievision. Bei Änderungen am laufenden Job, z.B. beim Einschieben eines Express-Auftrages oder bei kurzfristigen Änderungen des Kunden, sperrt sie den laufenden Job und gibt ihn erst nach erfolgter Änderung wieder frei. Die Arbeit wird dann genau an der Stelle wo sie unterbrochen wurde, mit genau den gleichen Maschineneinstellungen und ohne Einflüsse auf die Genauigkeit, wieder aufgenommen. Für diesen system- und verfahrensübergreifenden Ablauf werden keine fremden Job-Manager- oder Planungssysteme benötigt. Diese Aufgaben erfüllt zentral der Agie AV-Manager mit seiner Netzwerkanbindung. In einer weiteren Ausbaustufe lassen sich dann seine Funktionen entsprechend dem Agie Systemgedanken ausweiten und auf andere Bearbeitungsmaschinen ausdehnen.
 Die NC- Programme werden aus den CAD/CAM-Systemen wie z.B. Quick-Elektrode automatisch übernommen, in dem mit der Maschine vernetzten PC gespeichert und an die Erodiermaschinen übergeben. Dabei brauchen die CAD/CAM-Daten nur in einem Format bereitgestellt werden, da sowohl die Senk- als auch die Schneiderodiermaschinen mit der gleichen Steuerung arbeiten.

Werkstücke und Elektroden identifizieren
Das Identifizierungs-System Agie-Chip-Control liest die Magazinbelegung, wählt den Job aus, legt nach den Vorgaben der Steuerung die Prioritäten in den Arbeitsfolgen fest und startet die Bearbeitungen. Die Elektroden und Werkstückpaletten sind während des gesamten Fertigungsprozesses mit berührungslos lesbaren Chips identifiziert, sodass sich das manuelle Markieren und die Eingabe von Daten erübrigen. Die zugehörigen Parameter und Referenzwerte lassen sich im AV-Manager abrufen, Verwechslungen sind dadurch nicht möglich.

Fräsen des Formeinsatzes 
Die Einlegegeometrie des Formeinsatzes für die zweite, in blauer Farbe angelegte Komponente, wird auf der Hochgeschwindigkeitsfräsmaschine Mikron HSM 400 einsatzfertig gefräst. Bei Spin-deldrehzahlen bis 42 000 min-1 und einer Achs-beschleunigung von 10 m/s2 werden höchste Oberflächenqualitäten erreicht. Die auf Paletten gespannten Werkstücke führt der integrierte Palettenwechsler WPC zu. Seine Programmierung und die der Maschine geschieht direkt mit der Maschinensteuerung. Die benötigten Daten kommen vom CAM-System Cimatron NC.            
 Die formgebende Geometrie dieser Kompo-nente wird anschließend auf einer Senkerodier-maschine Agietron Innovation erodiert. Ihre Be-arbeitungsdaten stellt ebenfalls der Agie AV- Manager zur Verfügung. Auch bei dieser Maschine werden die Elektroden über das Automatisierungssystem Agie WEC eingewechselt. Der Einsatz anderer Fabrikate ist problemlos möglich.

Rapid-Prototyping
Die Zahnbürste im Agie-Design wurde bei Firma Zahoransky mit den Verfahren des Rapid-Proto-typing in einer Stückzahl von 10 000 produziert. In den Spritzvorgang ist das Umlegen des Grundkörpers durch einen Roboter in die Form für das Umspritzen integriert. Die Taktzeit für eine Zahnbürste beträgt ca. 60 Sekunden.

Geschlossene Prozesskette
Zentrale Elemente in der Prozesskette „von der Zeichnung zum fertigen Produkt“ sind die Agie Funkenerosionsanlagen mit ihrer Steuerung Agie-vision sowie als verbindendes Element der Agie AV-Manager. Beide Steuerungs- und Planungselemente gewährleisten die Systemoffenheit auch zu anderen Fabrikaten, die in der Prozesskette zum Einsatz kommen können.