Bei der Entwicklung PKD-bestückter Werkzeuge spielen Softwaremodule eine zentrale Rolle – sowohl für die Fertigung als auch für die 3D-Simulation des Schärfprozesses. Die Simulation entscheidet, wie präzise das PKD-Werkzeug später bearbeitet werden kann und wie exakt sich das hybride Schärfen aus Schleifen und Erodieren abstimmen lässt. Fundament für die PKD-Bearbeitung ist bei Vollmer die Erodiermaschine QXD 250 im intelligenten Zusammenspiel mit der Software ExLevel PRO.
Für die präzise und effiziente Produktion der Rotationswerkzeuge bestückt mit polykristallinem Diamant (PKD) hat die Vollmer Werke Maschinenfabrik GmbH zahlreiche Schärfmaschinen entwickelt, um Diamantwerkzeuge mit hoher Qualität, Präzision und Wirtschaftlichkeit zu fertigen. Im PKD-Umfeld besitzt Vollmer seit mehr als 25 Jahren Erfahrung und ist internationaler Vorreiter bei der Entwicklung von innovativen Erodiertechnologien. Im Fokus steht hier die Erodiermaschine QXD 250, sie schärft PKD-Schneiden in einem Kombiprozess aus Messen, Erodieren, Schleifen und Polieren in einer Aufspannung. Zudem können mit der Automatisierungstechnik die Rotationswerkzeuge mannlos und rund um die Uhr gefertigt werden. Das Be- und Entladen des Werkstückspeichers kann parallel zum Automatikbetrieb erfolgen.
Software steuert den gesamten Prozess
Für die QXD 250 hat Vollmer die Software ExLevel PRO entwickelt. Damit lässt sich ein deutlich breiteres Spektrum an Diamantwerkzeugen bearbeiten als bisher. Fräser, Bohrer oder Reibahlen lassen sich dank der Software mit spezifischen Schneidgeometrien und Abmessungen in einem hybriden Schärfprozess aus Erodieren und Schleifen bearbeiten. Als durchgängiges CAM-System begleitet ExLevel PRO im Verbund mit der QXD 250 den gesamten Herstellungsprozess komplexer Bohr- und Fräswerkzeuge mit hoher Prozesssicherheit – angefangen von der Entwicklung bis zur Produktion. Da die Software Maschinenprogrammierung und Werkzeugentwicklung vereint, können Hersteller zeitaufwändige und kostenintensive Iterationsschleifen und Fehlerquellen vermeiden.
Flexible Wahl der Bearbeitungsstrategien
Innerhalb von ExLevel PRO wird die komplette Fertigung eines PKD-Werkzeugs gesteuert und strukturiert. Entwickler legen zunächst den Schneidstoff und die Werkzeuggeometrien fest. Dadurch entscheidet sich bereits, welche Halbzeuge (Rohlinge) eingesetzt werden können, also entweder Vollkopf, Wafer/PSC oder Vein. Die Auswahl des Halbzeugs bestimmt in einem frühen Stadium die Bearbeitungsstrategie, die durch ExLevel PRO optimiert werden kann.
So muss bei einem Halbzeug mit PKD-Vollkopf der vordere Bereich komplett erodiert werden, was entsprechend Zeit in Anspruch nimmt, dafür hat aber der Entwickler eine maximale Flexibilität bei der Geometrienwahl. Bei einem Halbzeug mit Vein-Technologie oder Wafer/PSC bestückt kann indes ein Großteil des Rohlings mit der Schleifscheibe vorbearbeitet werden, bevor der Erodierprozess beginnt. Dies führt zu einer deutlich schnelleren Bearbeitungszeit, allerdings kann aus einem solchen Halbzeug nicht jede Geometrie gefertigt werden.
Nachdem ein Werkzeug mit ExLevel PRO geometrisch festgelegt wurde, folgt die eigentliche Bearbeitungsstrategie. Hier wird die Abfolge der hybriden Bearbeitungsverfahren aus Erodieren und Schleifen definiert. Bereits bei den ersten Programmierschritten kann über die 3D-Simulation ständig beurteilt werden, ob die Geometrie und vor allem Übergänge zwischen Erodieren und Schleifen stimmig sind. Die Simulation der Werkzeugbearbeitung ist somit Garant für einen optimierten Fertigungsprozess. Zudem verfügt ExLevel PRO über eine Kollisionsüberprüfung der gesamten Maschinenkinematik. Für die anschließende Herstellung des Werkzeugs bedeutet dies, dass sich Fehleranfälligkeiten minimieren lassen.
Breites und flexibles Anwendungsfeld
ExLevel PRO besteht aus einem Basismodul und unterschiedlichen werkzeugspezifischen Spezialmodulen für die Bearbeitung von Bohrern, Fräsern und Reibahlen sowie einem Modul zur freien Bearbeitung der Werkzeuge. Das Simulationsmodul sorgt für Sicherheit und Überblick beim Fertigungsprozess. Dabei spielt es für Bearbeitung und Simula- tion des Diamantwerkzeugs keine Rolle, ob der PKD in den Grundkörper als Wafer/PSC-Platten eingelötet oder über die Bohrerspitze mittels Sintertechnik integriert ist.
Zentrale Datenerfassung mit ExLevel PRO
Der ExLevel PRO Programmierplatz steht in ständiger Interaktion mit der QXD 250. Einmal eingegebene Werkzeugparameter stehen fortan in einem Projekt zur Verfügung und können auch ortsunabhängig eingesetzt werden. Die QXD 250 selbst verfügt über das bewährte Vollmer Bedienkonzept, das mit seiner grafischen Darstellung und der prägnanten Symbolik eine intuitive Programmierung der Erodiermaschine ermöglicht. Um die Durchgängigkeit des Herstellungsprozesses zu gewährleisten, kann auch bei der Vorbereitung der Halbzeuge auf patentiertes Vollmer Knowhow zurückgegriffen werden. So kann an den Halbzeugen ein externer Nullpunkt angebracht werden, welcher die rotatorische und die Längen-Position definiert. Mit dieser Option ausgestattete Halbzeuge lassen sich in der Bearbeitungsmaschine präzise einmessen. Auch der anschließende Hybridprozess aus Erodieren und Schleifen wird über ein patentiertes Verfahren genau gesteuert. So werden sämtliche Erodier- als auch Schleifscheiben in der Maschine ständig auf deren Dimensionen hin überprüft und gegebenenfalls automatisch korrigiert.
Software vereint gesammeltes Knowhow
ExLevel PRO basiert auf Anwendungsentwicklungen des Schweizer Unternehmens MTS AG, einem der führenden Softwareanbieter für CNC-Schleifmaschinen. Exklusiv für Vollmer wurde ExLevel PRO für den Erodierprozess weiterentwickelt – bisher gab es ausschließlich Softwarelösungen für den Schleifprozess. In die spezifische Programmierung für die QXD 250 sind sämtliche Erfahrungen eingeflossen, die Vollmer seit mehr als 25 Jahren im Erodierbereich gesammelt hat. So steht Herstellern eine intelligente Software für präzise PKD-Werkzeuge zur Verfügung, die den kompletten Entwicklungsprozess von Bohrer, Fräser oder Reibahle begleitet.
Vollmer Werke Maschinenfabrik GmbH www.vollmer-group.com
Der Autor
Arndt Hauger, Produktmanager Hybridbearbeitung, Vollmer Werke Maschinenfabrik GmbH
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