Elektrochemische Metall-
bearbeitung in Perfektion

Elektrochemische Metallbearbeitung in Perfektion

ECM » TECHNOLOGIE

Als erfahrenes Maschinenbauunternehmen zählt die ECM-/PECM-Technik ganz klar zu unserer Kernkompetenz. Wir bei stoba Customized Machinery entwickeln ECM-Bearbeitungsverfahren für die Fertigung hochpräziser metallischer Bauteile und integrieren diese in Standard- und Sondermaschinen. Sie suchen Fachberatung zum Thema Anlagenbau? Bei uns sind Sie richtig! Gerne beraten wir Sie umfassend zu ECM- und PECM-Fertigungsprozessen. >> Zu Ihren Ansprechpartnern im Vertrieb

Elektrochemische Metallbearbeitung (ECM)

Die elektrochemische Metallbearbeitung (ECM) ist ein statisch oder dynamisch eingesetzter Metallauflöseprozess, der durch die anodische Auflösung von Metallen durch elektrochemische Reaktionen beschrieben wird.

ECM-Prozess-Anwendung mit stationären Elektroden

Das Werkstück und die Werkzeugkathode sind stationär zueinander angeordnet. Während der elektrochemischen Bearbeitung vergrößert sich der Abstand zueinander, weil am Werkstück Material abgetragen wird.

ECM-Prozess mit stationärer Werkzeugelektrode:

Schematische Darstellung des ECM-Prozesses mit statischen Elektroden – Beispiel für Prozesse für Entgraten, Verrunden und Glätten
ECM statisch, v = 0 mm/s, Beispiel: Entgraten, Verrunden, Glätten
ECM statisch, v = 0 mm/s, Beispiel: Herstellen von Konturen innerhalb des Werkstücks

ECM-Prozess-Anwendung mit dynamischen Elektroden

In den überwiegenden Anwendungen ist das Werkstück definiert stationär und die Werkzeugkathode über eine Bearbeitungsachse beweglich zum Werkstück angeordnet. Während der elektrochemischen Bearbeitung bewegt sich die Werkzeugkathode auf das Werkstück zu. Der Prozess ist ausbalanciert, wenn das Material am Werkstück mit der gleichen Geschwindigkeit abgetragen wird, wie sich die Werkzeugkathode vorwärts bewegt. Der Abstand zwischen beiden bleibt konstant.

ECM-Prozess mit dynamischer Werkzeugelektrode:

Schematische Darstellung des ECM-Prozesses mit dynamischen Elektroden, eine Anwendung, die für das 3D-Raumformen und Bohren Verwendung findet
ECM dynamisch, konstante Vorschubgeschwindigkeit der Kathode v = 0,5–100 mm/s, Anwendung: 3D-Raumformen, Bohren

Präzise Elektrochemische Metallbearbeitung (PECM)

PECM ist ein technisch fortgeschrittener elektrochemischer Bearbeitungsprozess, um sehr präzise 3D-Formen mit höchster Maßhaltigkeit und bester Qualität der bearbeiteten Werkstückoberfläche herzustellen.

PECM-Prozess-Anwendung mit zweifach bewegten Elektroden

Dabei handelt es sich um eine Anwendung, bei der das Werkstück definiert stationär aufgenommen wird. Die Werkzeugkathode ist über eine NC-Achse und einen Schwingmechanismus beweglich zum Werkstück angeordnet. Während des PECM-Prozesses bewegt sich die Werkzeugkathode mit konstanter Geschwindigkeit v1 auf das Werkstück zu. Die Werkzeugkathode ist über einen Schwingmechanismus mit der NC-Achse verbunden. Der Schwinger erzeugt einen der v1 überlagerten Vor- und Rückwärtshub + v2 und – v1. Der überlagerte Hub bewirkt, dass der ausbalancierte Spalt für Millisekunden verkleinert wird. Im Moment des minimalen Spaltes zündet der Prozesspulsgenerator und schaltet ebenfalls für Millisekunden einen oder mehrere Strompulse auf den Mikrospalt. Der Effekt ist, dass durch den stark verkleinerten elektrischen Widerstand des Mikrospaltes sehr hohe und konzentriert gerichtete Stromspitzen in den Mikrospalt eingeleitet werden. Dieser konzentrierte Strompuls erzeugt beste Werkstückoberflächen. Die Nähe der Kathode zum Werkstück bewirkt, dass das Negative der Kathodenkontur sehr präzise auf die Werkstückoberfläche reproduziert wird.

PECM-Prozessanwendung mit doppelt-dynamischer Werkelektrode:

Schematische Darstellung der PECM-Prozessanwendung mit zweifach bewegten Elektroden
PECM dynamisch, konstante Vorschubgeschwindigkeit v1 der Kathode mit pulsierender Überlagerung v2 –> Bei minimalem Spalt erfolgt der synchronisierte Strompuls

stoba Customized Machinery liefert PECM-Maschinen nicht nur für die Fertigung von Werkzeugapplikationen in geringen Stückzahlen, sondern vorwiegend für die Produktion hoher Werkstückzahlen in vollautomatisierten Produktionslinien mit integrierten Vor- und Nachbehandlungsprozessen für die Werkstücke.

ECM » ANWENDUNGEN

Prozess-Anwendungen der ECM- und PECM-Technologie mit stationären Elektroden

Elektrochemisches Entgraten von Kanten

Hier wird der ECM-Prozess zum Entgraten von Werkstückkanten am und im Inneren von mechanisch bearbeiteten Werkstücken beschrieben.

Besonderheiten der elektrochemischen Entgratung:

  • Einfaches Zustellen der Werkzeuge (Kathoden) auch bei Innenentgratungen
  • Berührungsloser Prozess
  • Kalter Prozess
  • Schneller Prozess: Die Entgratzeit liegt im Bereich um 15 Sekunden.
  • Der Prozess trägt nur das Material des Werkstücks ab, nicht des Werkzeugs.

Elektrochemisches Verrunden von Kanten

Dieser Prozess arbeitet ähnlich wie der Entgratprozess, hat aber einen höheren Materialabtrag an den Werkstückkanten, um diese präzise zu verrunden.

Besonderheiten des elektrochemischen Verrundens:

  • Schneller Prozess: Die Prozesszeit zum Verrunden von Werkstückkanten, die Entgratzeit, liegt in einem Bereich um 20–45 Sekunden.
  • Je länger die Prozesszeit, desto stärker die Kantenverrundung
  • Wirtschaftlich ist die Herstellung einer Kantenverrundung von einem (1) Millimeter.

Elektrochemisches Glätten und Polieren von Werkstückflächen

Beim elektrochemischen Polieren macht man sich den Fakt zunutze, dass beim elektrochemischen Abtragen die Materialpartikel im atomaren Bereich abgetragen werden. Langwierige Polier- und Glättarbeiten am Werkstück können einfach und schnell durchgeführt werden.

Besonderheiten des elektrochemischen Polierens:

  • Wirtschaftlich bei hohen Stückzahlen, da zum Polieren eine Bearbeitungsvorrichtung mit angepasster Werkzeugkathode benötigt wird
  • Schneller Prozess: Die Prozesszeit zum Glätten und Polieren liegt im Bereich von wenigen Sekunden.

Herstellen von Formen und Konturen durch statische ECM-Bearbeitung

Mit diesem ECM-Prozess werden Formen am Werkstück oder im Werkstückinneren erzeugt. Der Prozess ist statisch, d. h. weder das Werkstück noch das Werkzeug bewegen sich bei dieser Bearbeitung. Die Werkzeugkathode wird zur Bearbeitung in die vorgegebene Position gebracht. Nach dem Einschalten des ECM-Prozesses wirkt die Kathode und trägt Werkstückmaterial um sich herum ab. Es entsteht eine Form im Werkstück, welche der Kathode ähnelt.

Besonderheiten der ECM-Formgebung:

  • Einfaches Zustellen der Werkzeuge (Kathoden) auch in Positionen im Werkstückinneren
  • Die Bearbeitung der Formen erfolgt ohne Gratbildung.
  • Alle Kanten sind verrundet.
  • Alle Werkstückoberflächen sind glatt und frei von Mikrorissen oder sonstigen Einflüssen.
  • Der Prozess für die Herstellung der Kammer in einer Einspritzdüse für Pkw-Motoren dauert ca. 90–120 Sekunden. Durch die einfache Möglichkeit viele Werkstücke gleichzeitig zu bearbeiten ändert sich die Prozesszeit nicht. So liegt die durchschnittliche Prozessdauer der Bearbeitung von 30 bis 40 Einspritzdüsen gleichzeitig bei bei unter 3 Sekunden pro Werkstück.
  • Keine Einschränkungen bei gehärteten oder vergüteten Werkstücken

Prozess-Anwendungen der ECM- und PECM-Technologie mit dynamischen Elektroden

ECM-Senken

Das sogenannte ECM-Senken wird eingesetzt um Raumformen größerer Tiefe herzustellen als es mit dem statischen Konturbearbeitungsprozess möglich ist. Die Präzision der gesenkten Raumform ist viel höher als beim statischen Formgeben. Unter den Begriff Präzision fällt hier besonders die Abbildegenauigkeit, die Maßgenauigkeit, die Wiederholgenauigkeit, die Scharfkantigkeit sowie die Oberflächengüte etc..

Beim ECM-Senken bewegt sich meistens die Werkzeugkathode auf das Werkstück zu. Bei einem ausgewogenen Prozess stellt sich ein konstanter Spaltabstand von 200–500 µm ein. Der abtragende Gleichstrom oder Pulsgleichstrom ist abhängig von der Wirkfläche der Form und von der Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugkathode. Die Stromstärke kann bei Anwendungen Werte von wenigen Ampere bis mehrere tausend Ampere annehmen.

Besonderheiten des ECM-Senkens:

  • Konstante Vorschubbewegung, Gleichstrom oder gepulster Gleichstrom
  • Die Bearbeitung der Formen erfolgt ohne Gratbildung
  • Alle Kanten sind leicht verrundet.
  • Alle Werkstückoberflächen sind glatt und frei von Mikrorissen oder sonstigen Einflüssen.
  • Vorschubgeschwindigkeiten liegen im Bereich von ca. 0,5 bis zu mehr als 100 mm/min. Für den Fall, dass eine Kathode eine Form in einem vergüteten Stahlblock herstellen soll, liegt die Vorschubgeschwindigkeit bei ca. 4 mm/min.
  • Das ECM-Senken wird zum Herstellen von Raumformen wie Gesenke, Triebwerkschaufeln, Treibwerkteile oder medizinische Implantate etc. eingesetzt.
  • Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist das Bohren von Löchern für den Fall, dass diese besonders gute und kerbfreie Oberflächen benötigen oder das Lochprofil nicht kreisförmig ausgebildet werden darf.
  • Es lassen sich 3D-Raumformen mit Form- und Wiederholgenauigkeiten von ± 200–500 μm herstellen

PECM-Senken

Die PECM-Bearbeitung ist ein abgewandelter Prozess des ECM-Senkens. Er wird ebenfalls eingesetzt um Raumformen herzustellen.

Wie beim ECM-Senken bewegt sich auch beim PECM die Kathode mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit auf das Werkstück zu. Zusätzlich ist die Kathode aber auf einem Schwinggeber aufgebaut, der sie in Richtung der konstanten Vorschubbewegung vorwärts beschleunigt und zurückzieht. Die Vor- und Zurückbewegung erfolgt mit einer Frequenz um 50 hz.

Bei der Vorwärtsbewegung verkleinert sich der Spalt zwischen Kathode und Werkstück von einigen hundert auf nur wenige Mikrometer. Zum Zeitpunkt des geringsten Spaltabstandes zündet die Maschinensteuerung den Generator. Dieser schaltet synchronisiert einen oder mehrere Strompulse auf den Spalt. In der Rückzugsphase der Vibration ist der Generator abgeschaltet, der Spalt öffnet sich und wird von Elektrolyt durchflossen, welcher Abtragsprodukte und Wärme herausschwemmt.

Mit der PECM-Bearbeitung lassen sich besonders präzise Formen herstellen mit weiter verbesserter Abbildegenauigkeit, Maßgenauigkeit, Wiederholgenauigkeit, Scharfkantigkeit und Oberflächengüte etc..

Die Pulsstromstärke kann bei Anwendungen Werte von wenigen bis mehrere tausend Ampere annehmen.

Besonderheiten des PECM-Senkens:

  • Konstante Vorschubbewegung mit überlagerter Kathodenvibration, synchronisiert gepulster Gleichstrom
  • Die Bearbeitung der Formen erfolgt ohne Gratbildung.
  • Alle Kanten haben maximale Scharfkantigkeit.
  • Alle Werkstückoberflächen sind glatt und frei von Mikrorissen oder sonstigen Einflüssen.
  • Vorschubgeschwindigkeiten liegen im Durchschnitt bei 0,01–0,1 mm/min.
  • Der PECM-Prozess wird zum Herstellen von Raumformen wie Gesenke, Triebwerkschaufeln, Treibwerkteile und medizinische Implantate etc. eingesetzt.
  • Es lassen sich 3D-Raumformen mit Form- und Wiederholgenauigkeiten von plus/minus 10–50 μm herstellen.

ECM » PRODUKTE

Das Portfolio von stoba Customized Machinery umfasst eine Reihe von Maschinen für die Elektrochemische Metallbearbeitung, optimiert auf die Bedürfnisse des Kunden. Vom kompakten Einsteigermodell über modulare Produktionssysteme bis hin zu vollautomatischen Komplettlösungen werden kundenindividuelle Konzepte umgesetzt.

ECM-Anlagen

ECM-Maschine – alpha basic

Das attraktive Einsteigermodell in die Welt der ECM-Entgrattechnik

  • Steuerung: Siemens, Beckhoff
  • Ergonomisches und übersichtliches Bedienkonzept
  • Arbeitsraum T x B: 600 x 1050 mm
  • Generator: Bis 1.000 A bei 58 V (mit und ohne Pulsfunktion)
  • Attraktive Einstiegsvariante auch für kleine Stückzahlen

ECM-Maschine – alpha mono

Der flexible Allrounder zum elektrochemischen Entgraten und Senken

  • Modulares Maschinenkonzept – nach Anlauf automatisierbar
  • Steuerung: Siemens, Beckhoff
  • An Bedarf angepasste Varianten
  • Manuell bedienbar oder Automation von allen drei Seiten
  • Arbeitsraum T x B: 1050 x 1050 mm
  • Generator: bis 1200 A bei 58 V (mit und ohne Pulsfunktion)

ECM-Maschine – alpha duo

Die Doppel-Stationslösung zur Reduzierung der Nebenzeiten beim Entgraten und Senken

  • Steuerung: Siemens, Beckhoff
  • Flexible Maschinenlösung für verschiedenste Aufgabenstellungen
  • Realisierung mit einem oder zwei Arbeitsräumen
  • Hervorragende Eignung für große bzw. lange Werkstücke
  • Manuell bedienbar oder adaptierbare Automationslösungen
  • Generator: bis 3.000 A bei 58 V (mit und ohne Pulsfunktion)

ECM-Maschine – alpha Serie automatisiert

stoba ECM-Anlagen mit adaptierten Automationslösungen für den Mehrschicht-Betrieb

  • Anlage aus bewährten Standardmodulen
  • Integrierte Prozesskette von Eintransport, ECM, Reinigung, Trocknen und Austransport
  • Ausbaustufen in Anlehnung auf das Produktionsvolumen
  • Erzielung von wirtschaftlichen Taktzeiten
  • Layout an Platzverhältnisse angepasst
  • Prozessintegration und -support aus einer Hand

ECM-Maschine – delta 3D-ECM

CAM unterstützter 6-Achs-Roboter für wirtschaftliche ECM-Entgratungsaufgaben z. B. von Hydraulikblöcken

  • Effektiv auch bei kleinen Stückzahlen, z. B. große Pumpengehäuse aus der Öl- und Gasindustrie
  • Präzise Entgratergebnisse mit hoher Wiederholgenauigkeit
  • CAD/CAM unterstützte ECM-Bearbeitungsstrategie
  • Integrierter Kathodenwechsler zur Ausführung verschiedener Entgratungsaufgaben
  • Ermittlung Werkstücknullpunkt über 3D-Tastsystem, z. B. Renishaw OMP 40
  • Generator: bis 3.000 A bei 58 V (mit und ohne Pulsfunktion)

ECM-Senkanlagen

ECM-Senkmodule

Für die Integration in Standardmaschinen oder Stationen

  • Modul NC-Achse mit Wegmessgeber zum Einbau in Standard-ECM-Maschinen alpha, beta oder delta.
  • Module ausgelegt und ausgeführt für präzise ECM-Senkbearbeitungen.
  • Betrieb mit einer Achse oder mehrachsig
  • Für manuellen oder vollautomatischen Betrieb verfügbar
  • Eignung für die Erzeugung von Raumformen mit kleinerer Querschnittsfläche z. B. zum Bohren von Löchern
  • NC-gesteuerte Präzisions-Senkachse mit konstantem Vorschub
  • Grundaufbau des Achsmoduls aus Granit oder Stahl
  • Nullpunktspannsystem als Schnittstelle für die Kathodenaufnahme
  • Generator: bis 10.000 A bei 15 V DC mit synchronisierter Pulsfunktion
  • Steuerung: Siemens

ECM-Senkmaschinen

Ein- oder Mehrachsen-Senkmaschinen für ECM-Senkprozesse

  • ECM-Senkmaschinen mit vertikalen, horizontalen und winklig dazu angelegten Senkachsen.
  • Eignung für die Erzeugung von Raumformen mit größeren Querschnittsfläche z. B. Gesenke, Triebwerksschaufel, Implantate etc.
  • NC-gesteuerte Präzisions-Senkachsen mit konstantem Vorschub
  • Bei Mehrachsenbetrieb synchronisierter Achsenbetrieb
  • Grundaufbau des Maschinenrahmens aus Granit und Stahl
  • Aufspannplatten für ECM-Vorrichtung und Kathoden
  • Vorschubkräfte je nach Anwendung zwischen 25 und 50 kN je Achse.
  • Generator: bis 10.000 A bei 30 V DC mit oder ohne Pulsfunktion
  • Steuerung: Beckhoff, Siemens

PECM-Senkanlagen

PECM-Maschine – sigma

Die präzise formgebende Bearbeitungsanlage für hohe Abbildgenauigkeiten mit bester Oberflächengüte

  • Eignung für hochgenaue Raumformen in kürzester Zeit
  • NC-gesteuerte Präzisions-Senkachse mit integrierter elektromagnetischer Oszillation
  • Maschinenaufbau aus Granit
  • Nullpunktspannsystem als Schnittstelle für die Kathodenaufnahme
  • Generator: bis 10.000 A bei 15 V DC mit integrierter Pulsfunktion
  • Steuerung: Maschinen- und Prozesssteuerung von Firma Beckhoff
  • Ausführung als Zweistationenanlage für manuellen oder verketteten automatisierten Betrieb

PECM-Maschine – beta Halbautomat

Die Zellenlösung für integrierte Prozesse wie ECM-Entgraten, -Senken, -Waschen, -Trocknen und -Konservieren

  • Diese Maschine beinhaltet die komplette Prozesskette auf geringstem Raum
  • Integrierter Palettenförderer mit 11 Werkstückplätzen
  • Palette verfährt von Bearbeitungsstation zu Bearbeitungsstation
  • Entlastung des Bedienpersonals
  • Prozessintegration und -support aus einer Hand
  • Steuerung: Siemens

ECM-Anlagensystem – beta

Das All-in-one-Konzept in höchster Ausbaustufe

  • Vollautomatische Einrichtung für die ECM- und PECM-Bearbeitung bei hohen Produktionsraten. Die Anlage beinhaltet die ECM/PECM-Prozesse, Automatisierung, Messtechnik, Reinigungstechnik und Trocknen, Beschriften und Kennzeichnen
  • Zentrale Werkstückanlieferung und Ausgabe
  • Hochproduktives Anlagensystem mit bis zu 14 Entgratstationen
  • Integration PECM-Senktechnologie möglich
  • Modulare Bauweise mit Möglichkeit zum schrittweisen Ausbau
  • Erzielung von wirtschaftlichen Taktzeiten
  • Prozessintegration und -support aus einer Hand
  • Steuerung: Siemens

ECM » LOHNBEARBEITUNG

Die ECM/PECM-Technik – das Spezialgebiet der stoba Customized Machinery

stoba Customized Machinery steht für professionelle Sondermaschinen. Dazu gehören nicht nur der Bau und Verkauf der Maschinentechnik, sondern auch die Prozesstechnik. Als einziger Lieferant von Maschinen der ECM/PECM-Technik, hat stoba Customized Machinery einen besonderen Stellenwert. So nutzt die stoba Unternehmensgruppe die jeweiligen Maschinen und Prozesse auch im eigenen Hause. Dies schließt natürlich die weltweit ansässigen Schwesterfirmen mit ein, welche den ECM-Prozess von stoba Customized Machinery in allen Varianten als Kernprozess für die eigene Fertigung einsetzen. Das Bestreben der gesamten stoba Unternehmensgruppe besteht dabei darin, den ECM/PECM-Prozess weiterzuentwickeln und stabil für die Serienproduktion zu machen, sprich eine optimale Prozessentwicklung und höchste Serienstabilität der Bauteile zu generieren.

ECM-Prozesse als Lohnbearbeitung bieten Sicherheit

Wenn Sie als Kunde im Zweifel sind, ob ECM das richtige Verfahren für Ihre Produktion ist, dann bieten wir Ihnen an, die ECM-Bearbeitung im Lohn durchzuführen.

Sie investieren also zunächst nur in eine geeignete Bearbeitungsvorrichtung sowie notwendige Kathoden und wir führen die Lohnbearbeitung für Sie durch.

Stückzahlen über 100.000 Teile pro Jahr

Als Maschinenbauer haben wir nur Kapazität für begrenzte Stückzahlen.

Wenn die von Ihnen benötigte Stückzahl über 100.000 Teile pro Jahr liegt, übergeben wir den Prozess gerne an unsere Schwesterfirmen, die als Produktionsprofis die Bearbeitung übernehmen.

Komplettfertigung durch die stoba Unternehmensgruppe

Möchten Sie, dass wir eine noch höhere Fertigungstiefe übernehmen und das betreffende Werkstück komplett fertigen? Auch das ist möglich. Sprechen Sie mit uns! Wir begleiten Sie gerne schon bei der Produktionsentwicklung und lassen unser Expertenwissen so frühzeitig einfließen.