Die funkenerosive Senkbearbeitung und das Hochgeschwindigkeitsfräsen stehen sich in vielen Anwendungsbereichen als konkurrierende Fertigungsverfahren gegenüber. Die Frage nach dem besseren Verfahren lässt sich aber nur unter Berücksichtigung der geforderten Werkstückqualität und anderer Rahmenanforderungen beantworten.
Autoren: Ralf Löttgen; Thomas Treib
Während das funkenerosive Drahtschneiden weitgehend konkurrenzlos in der Herstellung von Schnitt und Stanzwerkzeugen ist, stehen sich funkenerosive Senkbearbeitung und Hochgeschwindigkeitsfräsen in vielen Anwendungsbereichen als konkurrierende Fertigungsverfahren gegenüber. Trotzdem lässt sich die Frage nach dem Gewinner im Werkzeug und Formenbau nicht endgültig beantworten. So sind die Betriebskosten von Maschinen zur funkenerosiven Senkbearbeitung weitgehend identisch mit denen von Hochgeschwindigkeitsfräsmaschinen. Auch unter dem Aspekt der Oberflächengüte erscheinen beide Verfahren im ersten Moment gleichwertig, mit geringen Vorteilen für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung. In der Praxis gelten aber für die funkenerosive Senkbearbeitung gravierende Einschränkungen. Die erzielbare Oberflächengüte ist abhängig von der aktiven Fläche der Elektrode, d.h. wenn diese wächst, nimmt die erreichbare Oberflächenqualität ab. Gleichzeitig steigt die erforderliche Bearbeitungszeit zur Erzeugung einer definierten Oberflächenqualität mit wachsender aktiver Elektrodenfläche überproportional an. Im Vergleich dazu ist die Größe einer zu bearbeitenden Oberfläche ohne Einschränkung der Oberflächenqualität beim Verfahren des Hochgeschwindigkeitsfräsens praktisch unbegrenzt.
Vorteile bei Materialabtrag und Oberflächenqualität
In Bezug auf den erzielbaren Materialabtrag pro Zeiteinheit beim Schruppen, bzw. die realisierbare Fläche pro Zeiteinheit beim Schlichten auf eine definierte Oberflächenqualität, zeigt das Hochgeschwindigkeitsfräsen ebenfalls eindeutige Geschwindigkeitsvorteile. Diese lassen sich in der Praxis in nahezu allen Fällen eindeutig belegen.
Einer der Vorteile der funkenerosiven Senkbearbeitung liegt in der Unabhängigkeit des Verfahrens von der Härte und der Zähigkeit des zu bearbeitenden Materials. Realistisch betrachtet funktioniert das Verfahren des Hochgeschwindigkeitsfräsens weitgehend problemlos bis zu einer Materialhärte von ca. 5658 HRc. Übersteigt die Härte des zu bearbeitenden Materials diesen Wert, muss von einem starken Anstieg des Werkzeugverschleißes ausgegangen werden.
Problematisch ist zudem die Bearbeitung von Werkstoffen, die bei hoher Härte gleichzeitig eine hohe Zähigkeit aufweisen. Hier müssen Kompromisse bei der Werkzeugauswahl gemacht werden. Eine weitere Einschränkung für das Hochgeschwindigkeitsfräsen besteht im realisierbaren Verhältnis von Tiefe zu Breite einer Kavität. Ähnlich ist die Situation in Bezug auf das Verhältnis der Tiefe einer Kavität im Punkt des Radius ihrer Innenkanten. Die Problematik wächst mit kleiner werdendem Radius und verschlechterter Zugänglichkeit. Grundsätzlich erfordern beide Merkmale Fräswerkzeuge mit einem großen Verhältnis von Länge zu Durchmesser. Erfahrungsgemäß verläuft der Fräsprozess bis zu einem Verhältnis von L/Ø = 7 prozesssicher. Bearbeitungen bei einem Verhältnis von L/Ø = 7 bis 10 sind möglich, erfordern aber erhöhte Aufmerksamkeit des Anwenders. Ab einem Verhältnis von L/Ø = 10 ist spezielles Knowhow erforderlich, um das Fertigungsproblem erfolgreich zu lösen.
Dem Verfahren des Hochgeschwindigkeitsfräsens wird oft der Nachteil vergleichsweise geringen Materialabtrages bei der Schruppbearbeitung angelastet. Fakt ist, dass durch die Hochleistungsbearbeitung in ihrer heutigen Definition keine komplexe Kavität einsatzfertig bearbeitet werden kann. Weiterhin hinterlässt die Hochleistungsbearbeitung nach dem Schruppen beträchtliches Restmaterial, welches vielen CAMSystemen immer noch große Probleme bereitet.
Die Entwicklung der Zukunft und speziell für den Werkzeug und Formenbau wird deshalb zunehmend auf einen Kompromiss zwischen den beiden Verfahren hinauslaufen.
Mikron AG Tel. 0041/323327575, Fax /323327576
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