Hochgenaues Werkzeugschleifen CNC-Schleifen mit Nanometer-Auflösung

Von Anne Richter

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Auf der AMB hat Anca seine neue CNC-Schleifmaschine MX7 Ultra vorgestellt, die mit Nanometer-​Auflösung und Präzisionspaket höchste Genauigkeitsanforderungen erfüllt. Die Innovation ermöglicht Formgenauigkeit von weniger als +/–0,002 mm für jedes Werkzeug-Profil.

Die MX7 Ultra erzielt Bestwerte bei Formgenauigkeit und Oberflächengüte sowie nahtlose Übergänge.
Die MX7 Ultra erzielt Bestwerte bei Formgenauigkeit und Oberflächengüte sowie nahtlose Übergänge.
(Bild: Anca)

Mit der neuen MX7 Ultra stösst Anca in Nanometer-Dimensionen vor, denn die Steuerung bietet nun eine Achsauflösung von einem Nanometer. Im Zusammenspiel mit weiteren Neuerungen in Software und Konstruktion sowie integrierten Qualitätssicherungsfunktionen erzielt das neue Modell signifikan­te Optimierungen bei Oberflächengüte, Formtoleranzen und Rundlaufgenauigkeit. Das MX-Ultra-Paket umfasst verschiedene aufeinander abgestimmte Komponenten und Prozessverbesserungen.

Das Zusammenwirken der Massnahmen soll die erreichbare höhere Präzision und Qualität ab dem ersten Teil dauerhaft in der Serienproduktion auch für komplexere Geometrien gewährleisten. Bei der Entwicklung der Maschine war die besonders ausgeprägte vertikale Integration von Anca von Bedeutung. Die Entwicklung und Produktion finden bei Anca vom Bett bis zur Umhausung intern statt. Dazu gehören neben allen Hauptkomponenten auch die Steuerungs- und Antriebssysteme sowie Design-, Simulations- und Monitoring-Software. Dies stellt für Anca ein Differenzierungsmerkmal dar und erlaubt den Ingenieuren und Konstrukteuren eine weitgehend ganzheitliche Herangehensweise.

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Pat Boland, Co-Gründer von Anca, betont die Bedeutung der Neuheit für die Anwender: «Die MX7 Ultra stellt einen Entwicklungsschritt im Maschinenbau für die Präzisionsbearbeitung dar und wird den Anwendern sicher spürbare Vorteile bringen. Ich bin sehr stolz auf das Anca-Entwicklerteam. Die Ingenieure haben in allen Bereichen der Konstruktion und Anwendungstechnik neue Lösungen gefunden, die sich in den herausragenden Testergebnissen gezeigt haben und auch unsere Kunden beeindrucken werden.»

«Die Ultra-Maschine ist wirklich bahnbrechend, für Anca und die Präzisionswerkzeugbranche. Sie ist das Ergebnis aus dem Zusammenspiel unserer Innovationskraft, unserer Expertise und der gesammelten Erfahrungen unserer Kunden», erklärt Thomson Mathew, Anca-Produktmanager für die MX-Baureihe und -Softwareprodukte, und ergänzt: «Wir wollten eine Technologie entwickeln, mit der sich hochwertige Zerspanungswerkzeuge herstellen lassen, die sowohl in Bezug auf die Genauigkeit als auch die Standzeit über dem derzeitigen Marktstandard liegen. Wir haben die Achsauflösung im Nanometerbereich eingeführt, die es bisher in unserem Markt nicht gab. Die praktischen Kundenvorteile ergeben sich massgeblich aus unserer Fertigungstiefe, die es uns ermöglichte, die neuen Algorithmen für unsere Antriebe bis ins feinste Detail in ihrer Wirkung auf das Gesamtsystem abzustimmen.»

Das MX7-Ultra-Paket
  • Steuerungssystem mit Nanometer-Auflösung,
  • neuer Servosteuerungsalgorithmus für gleichmässige Oberflächen,
  • konstruktive Weiterentwicklungen für höhere Steifigkeit und Stabilität,
  • prozessbegleitendes Messen, Auswuchten und Rundlaufkompensation,
  • Prozessunterstützung durch Anwendungsspezialisten,
  • Motor Temperature Control (MTC) – Kompensation der Wärmeausdehnung an der Schleifspindel

MX7 Ultra: spezifische Vorteile durch abgestimm­te Neuerungen

Präzisionswerkzeuge wie Kugelfräser, einfache und doppelte Eckradiusfräser sowie fassförmige Voll­radiusfräser werden in vielen Industriezweigen eingesetzt, z. B. im Werkzeug- und Formenbau, in der Luft- und Raumfahrt oder der Energieerzeugung. Die Qualität der Oberflächengüte, der Form- und Rundlaufgenauigkeiten ist bei allen Anwendungen entscheidend für die Leistung und die Standzeit. «Unsere Kunden brauchen die Sicherheit, dass das erste gefertigte Werkzeug diese Spezifikationen genauso erreicht wie das hundertste oder tausendste. Die MX7 Ultra kann dies für höchste Ansprüche und verschiedenste Anwendungsanforderungen leisten», so Mathew.

Um die Steifigkeit der C-Achse zu erhöhen, kombiniert die MX7 Ultra Entwicklungen zur Nanometer- oder Mikrogradauflösung in der Linear- und Drehachse, Tuning-Parameter, verschiedene Systemverbesserungen und wesentliche mechanische Anpassungen.

Durch die bessere Kontrolle und Abstimmung der Faktoren Verfahrgeschwindigkeit und Beschleunigung bzw. Verzögerung ergibt sich eine bessere Ruckbegrenzung der Maschine.

Der verbesserte Servo-Steuerung ermöglicht dank eines neuartigen Algorithmus und der Nanometer-Auflösung eine geschmeidige Bewegung der Achsen. Dadurch können feinere Übergänge erzeugt und Mikrospäne vermieden werden, was die Be­arbeitungseffizienz und die Robustheit durch ultraschnelle Reaktion auf interne oder externe Störungen erhöht.

Ein weiterer Effekt ist die Reduzierung der Zykluszeiten und Erhöhung der Produktivität durch die Auswirkung des neuen Algorithmus auf die Leistungsfähigkeit der Kinematik der Maschine. Das Servosystem ermöglicht Leistungsdaten, die ansonsten nur durch den Einsatz komplexer, komplizierter und teurer mechanischer Systeme darstellbar wären.

Reduzierung von Rüstzeiten und Ausschuss: die Anca-Software ist darauf ausgelegt, konsistente Qualität im Produktionsbetrieb zu gewährleisten. Die Laser-Ultra-Komponente ist Teil des MX7-Ul­tra-Pakets trägt dazu durch In-Prozess-Messung und Kompensation bei, unter Berücksichtigung von Scheibenverschleiss und anderen externen Schwankungen beim Schleifen von Grossserien. Dank des analogen Messverfahrens kann eine Linienform­genauigkeit von weniger als +/–0,002 mm für jedes Profil eingehalten werden, einschliesslich Kugel- und Eckradiusfräser.

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Die inkludierte iBalance-Software trägt zur höheren Lebensdauer der Schleifscheiben und kon­stanter Werkzeugqualität bei. Sie unterstützt Anwender bei der Prozessoptimierung hinsichtlich Schleifposition und Drehzahl mittels Schwingungsüberwachung und prozessbegleitenden Auswuchtens des Schleifscheibenpakets. Korrekt ausgewuchtete Schleifscheibenpakete führen zu einer besseren Oberflächengüte und einem geringeren Scheibenverschleiss durch den Wegfall der Scheibenvibrationen.

Messung und Kompensation des gesamten Werkzeugrundlaufs

Ein weiterer Bestandteil des MX7-Ultra-Pakets ist die Messung und Kompensation des gesamten Werkzeugrundlaufs in der iGrind-Software. Wenn sich ein Fräser dreht, ist es wichtig, dass jede Schneide genau an der gleichen Stelle des Werkstücks auftrifft, um die Lebensdauer des Werkzeugs zu verlängern und effizient zu zerspanen. Jedes Werkzeug in einer Serie kann gemessen und bezüglich des axialen und radialen Rundlaufs kompensiert werden, um sicherzustellen, dass die gesamte Serie innerhalb einer Toleranz von 0,002 mm liegt.

Für dauerhafte Massgenauigkeit ab dem ersten Teil sorgt die Motor Temperature Control (MTC), die die Temperatur des Spindelmotors unabhängig von den Betriebsbedingungen durch Modulation des Motorbetriebswirkungsgrades aktiv steuert und aufrechterhält.

Durch die Reduzierung thermischer Schwankungen der Schleifspindel erreichen die Maschinen schnell thermische Stabilität und damit eine verbesserte Teilekonsistenz.

Die glattere, feinere Schneidkante und Oberflächengüte, die sich aus der Kombination aller oben genannten Faktoren einschliesslich der Nanometer­auflösung ergeben, helfen bei allen nachgelagerten Prozessen wie der Schneidkantenpräparation und Beschichtung. Eine feinere Schneidkante, die ordnungsgemäss vorbereitet wurde, ist stabiler, was die Wahrscheinlichkeit von Ausbrüchen verringert und gleichzeitig die Oberflächenrauheit verringert, die zu einer erhöhten Reibung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück führen kann.

«Mit fast 50 Jahren Markterfahrung fühlen wir uns bei Anca verpflichtet, immer wieder zum Fortschritt der Branche und zur Best Practice im Produktionsalltag beizutragen. Daher gehören zum Ultra-Paket auch Schulungen durch erfahrene Anwendungs­techniker, die dafür sorgen, dass die Maschine vom ersten Tag an optimale Ergebnisse liefert. Mit meinen eigenen 25 Jahren Erfahrung in der Branche glaube ich, dass Anca hier wirklich auf Basis des grossen Erfahrungsschatzes eine der herausragendsten Innovationen gelungen ist, die das Potenzial hat, den Markt für Präzisionswerkzeuge zu verändern. Wir sind uns sicher, dass unsere Kunden mit der Lebensdauer und Leistung der auf dieser Premium-Maschine hergestellten Werkzeuge sehr zufrieden sein werden», so Thomson abschliessend. -ari- SMM

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