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Description

    Wirkflächen exakt konstruieren und fertigen

    Enorme Zeiteinsparungen in der Tryout-Phase

    Wegen des vermeintlich hohen Konstruktionsaufwands werden Wirkflächen oftmals nur passend für eine Blechseite auskonstruiert (zum Beispiel für die Matrize). Für die NC-Fertigung der anderen Blechseite werden dann Offsetmaße (= Blechstärke) in die NC-Programme eingerechnet. Auch zur Berücksichtigung von Ausdünnungseffekten und Freimachungen wird häufig mit Aufmaßen in den NC-Programmen gearbeitet. Diese Vorgehensweise führt zwar schnell zu einem ersten Ergebnis, erfordert jedoch einen hohen manuellen Aufwand in den Tuschierpressen und zusätzliche Tryoutschleifen.

     

    Tebis bietet automatisierte Konstruktionsfunktionen, mit denen Wirkflächenkonstrukteure Blechstärke, Ausdünnungseffekte und Freimachungen konstruktiv in die CAD-Wirkflächen einbringen. Es entstehen absolut realitätsgetreue Werkzeugsätze – und zwar unter Berücksichtigung aller bekannten und simulierten Umformeffekte. So lassen sich in NC-Programmierung, maschineller Fertigung und Tryout enorme Zeiteinsparungen von mehreren Hundert Stunden realisieren.

    konventioneller Prozess mit NC-Aufmaßen an den Wirkflächen
    Übliche Methode: Druckflächen (positive Aufmaße) und Freimachungen (negative Aufmaße) werden nicht exakt konstruiert, sondern über NC-Aufmaßattribute in die Wirkflächen des Umformwerkzeugs eingefräst. Das gefräste Ergebnis (rote Flächen) entspricht so nicht dem CAD-Modell (gepunktete Fläche).
    Screenshot Wirkflächen mit übergangslosen Offsets
    Tebis Methode: Druckflächen (positive Aufmaße) und Freimachungen (negative Aufmaße) werden exakt und mit Übergangsbereichen im CAD konstruiert (grüne Flächen). Auf der Fräsmaschine wird das CAD-Modell hergestellt. Gefräste Werkzeugkomponenten und CAD-Modell und -Wirkflächen  sind identisch.

    Übliche Methode

    Sichtbare Kanten in gefräster Werkzeugoberfläche

    Übliche Methode

    Ergebnis nach aufwändiger Schleifarbeit 

    Tebis-Methode: 

    Werkzeugoberfläche ohne Absätze und ohne manuelle Schleifarbeit

    Geringer Mehraufwand in der Konstruktion
    Investierte Zeit in Konstruktion zahlt sich aus in Fertigung und Tryout
    Schnell und sicher in der Fertigung
    Exakte Wirkflächen sind Voraussetzung für NC-Automation, für zuverlässige Simulationen und für die Verwendung von Hochvorschubfräsern (HFC-Fräser)
    Geringe manuelle Bearbeitungszeiten im Tryout
    Mit exakten Wirkflächen gefertigte Werkzeugoberflächen sind ohne sichtbare Kanten und Absätze

    Radien

    Für Ziehoperationen: Auf Knopfdruck freimachen und abflachen 

    Unter Freimachung versteht der Werkzeugmacher die Verkleinerung von Verrundungsbereichen in konkaven Bereichen von Matrize, Stempel, Niederhalter und allen Kleinteilen, um so sicherzustellen, dass das Blech beim Umformen in diesen Bereichen nur mit jeweils einer Werkzeugseite in Berührung kommt.

    In konvexen Wirkflächenbereichen wird dieser Effekt durch Abflachen der Radien erzielt.

    Modifizieren Sie Ihre Wirkflächen konstruktiv im CAD, wo immer es geht. Sie stabilisieren dadurch Ihren Gesamtprozess von der Umformsimulation bis hin zur Try-Out-Presse. Im CAD vorgenommene Änderungen in Verrundungsbereichen in den Wirkflächen kommen über NC-Programme schnell und präzise ins Werkzeug und lassen sich zugunsten eines stabilen Prozesses kontrolliert verändern.

    Tebis erkennt konkave Radien und Verrundungen in den Wirkflächen automatisch, reduziert die Radien in Verrundungsbereichen auf Knopfdruck und erzeugt dabei tangentiale Übergänge zu den Anschlussflächen.
    Konvexe Verrundungen in den Wirkflächen verändert der Anwender grafisch interaktiv in Echtzeit. Das Maß der Veränderung bestimmt der Tebis Anwender am Ziehpfeil.

    Druck- und Freiflächen

    Für Ziehoperationen: Bereiche übergangslos einpassen

    Flächige Bereiche des Umformwerkzeugs, in denen das Blech während der Ziehoperation eher festgehalten werden soll, benötigen Druckflächen. Umgekehrt bekommt das Blech dort mehr Streck- und Ausdehnungsfreiheit, wo kein Druck auf das Blech ausgeübt wird. Dazu werden Freiflächen einkonstruiert.

    Im Video ist zu sehen, wie Tebis für rote Bereiche vollautomatisch positive und negative Aufmaße berechnet. Grüne Bereiche bleiben unverändert, Bereiche in orange sind Übergangsbereiche.
    In den blauen Bereichen wurden automatisch Freiflächen einkonstruiert
    Mit einer Vergleichsfunktion werden die Abweichungen Vorher zu Nachher sichtbar gemacht und können vom Anwender gemessen werden.

    Umrissflächen

    Für Beschnittoperationen: Umrisse automatisch erzeugen 

    Für die Konstruktion von Untermessern erstellt der Tebis Wirkflächen-Konstrukteur auf Knopfdruck Umrissflächen, die bereits über Schnittluft und Freimachungen verfügen. Auch eine konstante Schnittkantenbreite ist enthalten. Die berechneten Wirkflächen werden im Anschluss für die Solidkonstruktion des Werkzeugunterteils benutzt.

    Tipp: Nutzen Sie auch für die Konstruktion Ihrer Schnittmesser den automatischen Kleinteileprozess von Tebis.

    Aus 2D- und 3D-Kurven berechnet Tebis vollautomatisch Umrissflächen (helle Bereiche) mit Rücksetzungen (dunkle Bereiche).
    Grafik Blech beschneiden
    In der Presse wird das Blech (grün) vom Schnittmesser am Untermesser beschnitten.

    Tipp: Nutzen Sie auch für die Konstruktion Ihrer Schnittmesser den automatischen Kleinteileprozess von Tebis. 

    Schnittmesser und Backen

    Kleinteile mit allen Offsets, Rücksetzungen und Bohrungen automatisch konstruieren

    Schnittmesser gehören zu den Kleinteilen eines Umformwerkzeugs und können auf standardisierte und weitgehend automatisierte Weise konstruiert und gefertigt werden. Die Tebis Konstruktionsautomatik benutzt Flächen- und Solidgeometrie, erzeugt Form- und Umrissflächen mit Offset und Rücksetzungen und verschneidet alles zu exakten Solids mit automatisch generierten Anbau- und Überlaufflächen.
    Die zur Befestigung des Messers erforderlichen Bohrungen und Passungen resultieren aus der Montagevorgabe des Solidsystems. Die zur frästechnischen Herstellung der Messer erforderlichen Schließflächen entstehen automatisch.

    Hochautomatisierter Kleinteileprozess für Messer und Backen
    Der hochautomatisierte Tebis Kleinteileprozess nutzt Vorgaben aus der Solidkonstruktion und aus der Wirkflächenkonstruktion und lässt nahezu auf Knopfdruck exakt und vollständig auskonstruierte Schnittmesser entstehen.
    Screenshot Schließflächen
    Zur Fertigung der Messer auf Fräsmaschinen müssen Bohrungen und Passungen zunächst geschlossen sein. Die Schließflächen erzeugt Tebis vollautomatisch.
    Für alle Bohrungen und Passungen setzt Tebis Bohrungsfeatures ein und greift dabei in die Tebis Prozessbibliothek, die im Zuge der Prozessstrukturierung aufgebaut wird. Zu jedem Bohrungsfeature liegen dort korrespondierende NC-Bearbeitungssequenzen mit Informationen zu Werkzeugen und Schnittwerten.

    Pressendurchbiegung

    Gravitationskräfte konstruktiv kompensieren

    Auf Oberteile großformatiger Umformwerkzeuge wirken Gravitationskräfte, die je nach Steifigkeit des Gesamtsystems einschließlich Umformpresse zu einer ungewünschten Durchbiegung der Matrize führen. Dieser physikalische Effekt wird in Tebis automatisch und prozesssicher in den Wirkflächen kompensiert. Die Tebis Morphing-Technologie verformt komplexe Freiform-Topologien vollautomatisch durch Vorgabe eines einfach zu formulierenden Verformungsgesetzes. 

     

    Theoretische Werkzeugdurchbiegung durch Gravitation
    Im Originalzustand hängt die Matrize durch, wodurch der Luftspalt zum Stempel in der Mitte geringer ist als im Außenbereich.
    Kompensierte Werkzeugdurchbiegung in Fehlfarbendarstellung
    Nach Kompensation der Pressendurchbiegung wurden sämtliche Wirkflächen minimal verändert. In der Werkzeugmitte, wo die größte Durchbiegung berechnet wurde, ist die Kompensation am höchsten.

    Weiterführende Links

    CNC Automation
    Tebis Automill® wertet das digitale CAD-Bauteilmodell aus und greift zur Berechnung der NC-Programme in eine zuvor hinterlegte Struktur aus digitalen Abbildern der im Unternehmen vorhandenen Fertigungsumgebung und des in Schablonen hinterlegten Fertigungswissens.
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    Kreissegmentfräser

    Kreissegmentfräser verfügen über eine spezielle Geometrie, mit der Sie beim Vorschlichten und Schlichten im Vergleich zur Bearbeitung mit Kugelfräsern bis zu 80 Prozent Zeit einsparen. Tebis unterstützt alle Typen dieser effizienten Hochleistungswerkzeuge – denn jedes Werkzeug ist absolut detailgetreu in der virtuellen CAM-Umgebung abbildbar. 

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    Werkzeugbau

    Weltweit setzen OEMs und mittelständische Unternehmen auf die Tebis Lösung für den  Werkzeugbau. Mit leistungsstarken CAD- und CAM-Funktionen und hochautomatisierten Prozessen verkürzen sie ihre Durchlaufzeiten und minimieren manuelle Nacharbeiten im Tryout. 

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    Rückfederung im CAD kompensieren

    Während mechanisch ausgeführte Kompensationen durch Einschleifen ins Werkzeug einen immensen Zeitaufwand verursachen, kommt man mit globaler Verformungstechnologie in den CAD-Flächen sehr viel schneller zum freigegebenen Werkzeug.

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    Wenn beim damaligen Prozess auch nur ein Druckbereich vergessen wurde, kostete uns die Korrektur bis zu 10.000 Euro. Heute bauen wir beispielsweise Türwerkzeuge, die wir früher um die 160 Stunden nachbearbeiten mussten, direkt in die Presse ein.

    Roland Schöbel, Leiter Maschinelle Fertigung, Werkzeugbau Wolfsburg

    Volkswagen AG

    Mit Tebis haben wir unseren gesamten Produktionsablauf verbessern können, wir sind schneller und flexibler geworden, fertigen effizienter und sicherer. Das geht vor allem dank der hohen Durchgängigkeit der Software, die so sonst keine andere bietet.

    Merima Präzisions-Werkzeugbau GmbH
    Herausforderungen im Blechumformwerkzeugbau

    Keine sichtbaren Kanten und Absätze mehr in der Wekzeugoberlfläche: Blechausdünnungen kompensieren, Druckflächen einbringen und negative Radien freikonstruieren sind Teil der Tebis Wirkflächenaufbereitung. Mit Hilfe spezialisierter Funktionen kann ohne virtuelle Wandstärken programmiert werden. 

    Fachartikel lesen
    Tebis Whitepaper: Evolution in der Blechumformung

    Tebis hat speziell für den Werkzeugbau funktionierende softwaregestützte Prozesse entwickelt, um die Kleinteilefertigung zu automatisieren und erstklassige Class-A-Oberflächen zu fertigen. Beide Prozesse senken dank Standardisierung und Einbezug von individuellem Fertigungswissen den Herstellungsaufwand nachweislich.

    Zum Download