Steigende Anforderungen an Bauteilegenauigkeit

Genauigkeit und Flexibilität mit 5-Achs-Simultanbearbeitung

| Autor / Redakteur: Anne Richter, SMM / Anne Richter

Der ausgeklügelte Dreh- Schwenktisch der OKK VC-X350 ermöglicht die Bearbeitung sperriger Werkstücke auch auf kleinstem Raum.
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Der ausgeklügelte Dreh- Schwenktisch der OKK VC-X350 ermöglicht die Bearbeitung sperriger Werkstücke auch auf kleinstem Raum. (Bild: Anne Richter, SMM)

In vielen Bereichen steigen die Anforderungen an die Bauteilegenauigkeit. Um den Ansprüchen ihrer Kunden auch in Zukunft zu genügen, hat die Duramechanik AG, Zulieferunternehmen im Bereich Präzisionsmechanik, in ein 5-Achs-Simultan-Vertikal­bearbeitungszentrum von OKK investiert.

Duramechanik steht für höchste Präzision. Das kleine Zulieferunternehmen mit sechs Mitarbeitern hat sich auf die Fertigung hochpräziser Bauteile vor allem für Kunden in der Uhrenindustrie, aber auch in anderen Branchen wie der Automation und der Medizintechnik spezialisiert. «Unser Markenzeichen ist, dass wir mit sehr hoher Präzision fertigen und sehr flexibel sind», erklärt Inhaber und Geschäftsführer Fred Stettler. Das 1962 gegründete Unternehmen mit Sitz in Münchenbuchsee lebt den Anspruch nach höchster Qualität in der Fertigung der Präzisionsbauteile und hat die Ambition, sein Qualitätsniveau dauerhaft zu halten bzw. zu verbessern.

Dazu erläutert F. Stettler: «Wir haben sehr viele langjährige zufriedene Kunden. Aber wir merken, dass die Anforderungen besonders in Bezug auf Präzision, Effizienz und Flexibilität kontinuierlich ansteigen. Unsere High-End-Kunden verlangen viel mehr als noch vor einigen Jahren. Mit dem bisherigen Maschinenpark für die 5-Achs-Bearbeitung sind wir diesbezüglich immer mehr an unsere Grenzen gekommen. Deshalb mussten wir etwas
ändern.»

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«Für uns ist eine neue Welt aufgegangen»

Bisher wurde die 5-Achs-Bearbeitung von mehreren 4-Achs-Maschinen mit zusätzlichem Drehtisch durchgeführt. Diese Anlagen hat Duramechanik mit dem 5-Achs-Simultan-Vertikalbearbeitungszentrum VC-X350 von OKK optimiert. «Für uns ist mit der Maschine eine neue Welt aufgegangen», freut sich Mikromechaniker Stefan Rösli. Auch F. Stettler ist begeistert: «Mit der Investition ging es uns darum, unsere Stammkundschaft zufriedenzustellen. Das ist uns gelungen. Unsere Fertigung ist wesentlich effizienter geworden.» Vorausgegangen war eine intensive Beratungsleistung durch Verkaufsberater Michael Kläy von der BWB Werkzeugmaschinen AG, Vertriebspartner von OKK in der Schweiz. «Hier sind wir als Berater gefragt. Es geht darum, herauszufinden, was die Anforderungen des Kunden sind.»

Duramechanik hat sich auf die hochpräzise Fertigung komplexer Bauteile in der Grösse von 1 mm bis zu 1000 mm spezialisiert. Das Unternehmen ist in der Lage, Bohrungen ab einem Durchmesser von 0,4 mm durchzuführen, Fräsbearbeitungen ab 0,5 mm. Es können Genauigkeitsanforderungen von bis zu 3 µm erfüllt werden. Materialien sind alle Stahllegierungen, Aluminium, Titan und auch verschiedene Kunststoffe. Der Schwerpunkt liegt auf Einzelteilen, Prototypen und kleineren Serien. Ein wichtiger Punkt bei Duramechanik ist die hohe Flexibilität. Das Unternehmen kann und will die Bauteile in kürzester Zeit liefern, in besonderen Fällen sogar innerhalb von 24 Stunden. Hinzu kommen die hohen Qualitätsanforderungen. «Kein Bauteil verlässt ohne Qualitätskontrolle unser Haus. Jede Bohrung und jede Toleranz wird kontrolliert. So garantieren wir, dass kein Ausschuss geliefert wird», berichtet F. Stettler.

Effiziente Fertigung komplexer Werkstücke

Nach Betrachtung der Situation vor Ort, der Anforderungen sowie der Pläne und Ziele von Dura­mechanik hat Michael Kläy eine Investition in das 5-Achs-Simultan-Bearbeitungszentrum VC-X350 von OKK vorgeschlagen. Aber nicht nur die neue OKK-Maschine ist ein Resultat der Beratung, es wurden auch weitere Massnahmen vorgeschlagen und ergriffen. Beispielsweise wurde zusammen mit der neuen Maschine die gesamte Fertigung auf eine einheitliche Spanntechnik umgestellt, so dass jetzt auf allen Bearbeitungszentren das gleiche Spannsystem von Lang eingesetzt wird.

Das 5-Achs-Vertikel-Bearbeitungszentrum für die Dreh- und Fräsbearbeitung VC-X350 von OKK ist vor allem für die effiziente Fertigung komplexer Werkstücke konzipiert. Dieses hochspezialisierte Bearbeitungszentrum wurde mit Spitzentechnologien des japanischen Werkzeugmaschinenherstellers OKK entwickelt. Das Resultat sind stark verkürzte Bearbeitungszeiten. Der ausgeklügelte Dreh-Schwenktisch ermöglicht die Bearbeitung sperriger Werkstücke auch auf kleinstem Raum. Weitere Qualitätsmerkmale sind ein massiver, stark verrippter Gesamtaufbau aus Mehanitguss genauso wie Präzisions-Rollenlinearführungen und beidseitig gelagerte Kugelrollspindeln. Das führt zu einer besonderen Stabilität und Dynamik der Maschine. Konstante Genauigkeit der Maschine auch bei hoher Auslastung ermöglicht das Soft-­Scale-­Wärmeausdehnungs-Kompensationssystem, eine Temperaturüberwachung und ein Kühlsystem.

Modularer Aufbau, je nach Kundenanforderungen

Die Maschine ist zentral gelagert und fest im Boden verankert. Auch das Werkzeugmagazin und alle Module, die Vibrationen erzeugen können, sind komplett separat vom Maschinenbett angebracht. «Dadurch gibt es keine Vibrationen und es können qualitativ sehr gute Oberflächen erzielt werden», berichtet M. Kläy. Auch konnte Duramechanik vom modularen Aufbau der OKK VC-X350 profitieren. «Die Maschine ist sehr modular aufgebaut. Dadurch kann der Kunde kaufen, was er braucht, und muss keine Features erwerben, die nicht gebraucht werden, aber die Maschinen unnötig teuer machen», erklärt M. Kläy. Je nach Anforderungen kann die Maschine mit verschiedenen Spindeln, aber auch mit unterschiedlichen Späne- und Kühlmittelmanagement-Systemen oder Werkzeugmagazinen ausgerüstet werden. Die Modularität bei OKK ist so ausgelegt, dass die Maschinen immer auch nachgerüstet werden können.

Die Werkzeugvermessung spielt bei Duramechanik eine wichtige Rolle. «Wir müssen auch kleine Werkzeuge mit kleinsten Durchmessern prozesssicher messen können», erklärt F. Stettler. Deswegen wurde die Maschine mit einem Lasermess­system zum Messen der Werkzeuge ausgestattet. In der Standardausstattung sind Messtaster vorgesehen. Ausserdem ist die Maschine bei Duramechanik mit einer Motorspindel mit 200–20 000 U/min und Keramikeinlagerung ausgestattet. Die Hochdruck-Kühlmitteleinrichtung erreicht durch die Spindelmitte 70 bar und 30 l/min. Die innengekühlten Kugelrollspindeln in der X-, Y- und Z-Achse sind doppelt vorgespannt. Aufgrund der räumlichen Bedingungen konnte die Maschine in den Standardabmassen nicht in die Werkhalle eingebracht werden. Eine Reduzierung der Fahrständererhöhung um 80 mm hat Abhilfe gebracht. Zusätzlich ist das Bearbeitungszentrum mit einem Werkzeug-­Kettenmagazin mit 40 Plätzen ausgestattet, einem Späne­förderer sowie einer Fanuc-31i-Steuerung, Modell B. Grundsätzlich verbaut OKK immer die modernste Fanuc-Steuerung in seinen Maschinen.

Anspruchsvolle Bearbeitung

Eine Umstellung auf die 5-Achs-Simultanbearbeitung ist für viele Maschinenbediener eine anspruchsvolle Herausforderung. Auch S. Rösli berichtet: «Ich möchte die Maschine nicht mehr missen. Aber man muss seinen Kopf beieinander haben, um keine Fehler zu machen und eventuell einen Crash zu produzieren.» Auch hier schafft OKK Abhilfe, denn es werden Dateien zur virtuellen Darstellung der Maschine mitgeliefert. Das ermöglicht Programmierung und Simulierung der Bearbeitungsprozesse und gibt die Sicherheit für eine fehlerfreie Bearbeitung.

Die OKK VC-X350 bei Duramechanik ist nicht automatisiert, aber sie ist vorbereitet für eine eventuelle nachträgliche Automation. «Mit unseren Analysen haben wir festgestellt, dass eine Automatisierung bei Duramechanik nicht sinnvoll ist. Uns geht es nicht darum, den Kunden die tollste Automation zu verkaufen, sondern eine Lösung, mit der der Kunde am effizientesten ist», berichtet M. Kläy und ergänzt: «Das Potential dieser Maschine ermöglicht es Duramechanik, all seine Aufgaben perfekt nach den höchsten Anforderungen zu erledigen.» Vor allem S. Rösli ist begeistert von der Qualität der neusten Errungenschaft: «Vor allem die Genauigkeit überrascht mich immer wieder.» «Auch im Hinblick auf die Zukunft und zukünftige Anforderungen
sind wir mit den Potentialen der OKK VC-X350 auf der sicheren Seite, immer das Optimum der High-Tech-Maschine abrufen zu können», freut sich F. Stettler. SMM

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