HSC-Frässysteme im Koordinatenschleifen

HSC-Frässysteme bieten mehr Flexibilität und Produktivität beim Koordinatenschleifen

| Autor / Redakteur: Klaus Vollrath / Anne Richter

Die Öldüsen können mithilfe der Maschinensteuerung genau ausgerichtet werden.
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Die Öldüsen können mithilfe der Maschinensteuerung genau ausgerichtet werden. (Bild: Klaus Vollrath)

Das Koordinatenschleifen gehört zu den aufwendigsten Aufgaben bei der Herstellung von Präzisionsbauteilen. Jetzt kommen dafür immer häufiger dual verwendbare HSC-Hartfrässysteme zum Einsatz. Bearbeitungszeit und Produktivität können so entscheidend verbessert werden.

«Uns Schleifern wird nachgesagt, dass wir auf Genauigkeit geradezu versessen sind – und das stimmt auch, wir müssen es sogar sein», weiss Dominik Fix, Geschäftsführer der Fa. Fix Koordinatenschleiftechnik im baden-württembergischen Eschbronn-Locherhof. Das familiengeführte mittelständische Unternehmen ist Spezialist für die Präzisions-Schleifbearbeitung von Werkstücken, Werkzeugen und Vorrichtungen für eine breite Palette industrieller Abnehmer aus unterschiedlichsten Branchen vom Maschinenbau über die Hersteller bzw. Anwender von Stanz- und Spritzgiesswerkzeugen bis zur Lebensmittelverarbeitung, der Automobilindustrie oder der Luft- und Raumfahrt. Schwerpunkt der Aktivitäten ist das Koordinatenschleifen, für das insgesamt acht Werkzeugmaschinen im Einsatz sind. Darüber hinaus werden auch Anlagen für das Flachschleifen sowie das Innen- und Aussenrundschleifen genutzt. Bei vielen der Werkstücke handelt es sich um Komponenten für komplexe Spritzgiess-, Schneid-, Stanz- oder Folgeverbundwerkzeuge, die bereits eine aufwendige Prozesskette durchlaufen haben und deshalb oft einen 5-, 6- oder gar siebenstelligen Wert repräsentieren. Hier liegt der Grund für den erwähnten Genauigkeitsfimmel: Schon ein einziger Fehler könnte enorme Werte vernichten.

Koordinatenschleifen: Schleifen und Hartfräsen

AMB 2016

Koordinatenschleifen: Schleifen und Hartfräsen

14.09.16 - Auf der AMB 2016 in Stuttgart stellt Kellenberger eine neue Koordinatenschleifmaschine von Hauser vor, zum Schleifen und Hartdrehen auf einer Maschine. Ausserdem hat Kellenberger die Varia auch für Spitzenwerte von 1600 mm auf den Markt gebracht. lesen

Genauigkeitsanforderungen an der Grenze des Machbaren

«Für etliche der bearbeiteten Werkstücke erhalten wir Vorgaben, die selbst einem gestandenen Feinmechaniker graue Haare verpassen würden», ergänzt Dominiks Vater Herbert Fix und verweist auf ein Stanzwerkzeug für Lebensmittelverpackungen, dessen Schnittkante in etwa einem Kreis mit einem Durchmesser von rund 300 mm entspricht, der allerdings eine freigeformte Ausbuchtung (Lasche) aufweist. Für diesen Stempel sowie die Matrize fordert der Kunde eine Schnittspaltbreite von maximal 1 µm, was einer maximal zulässigen Konturabweichung von ±0,5 µm entspricht. Der eingesetzte Stahl ist bei einer Härte von 72 HRC zu bearbeiten. Derart hohe Vorgaben an die Genauigkeit – aber auch an die zu erreichende Oberflächengüte – sind nur noch zu erfüllen, wenn nicht nur die verwendete Maschine höchsten Genauigkeitsanforderungen entspricht, sondern auch die Temperatur sowohl der Teile als auch der gesamten Werkstatt hochstabil gehalten wird. Bei Aufträgen finden sich schon mal Festlegungen der Kunden, die weder in Normen stehen noch messtechnisch überhaupt dokumentierbar sind. So gibt es im Zusammenhang mit Passungen Kundenvorgaben wie «leichtgängig», «schiebend», «saugend» oder «leicht klopfend». Werden diese nicht eingehalten, so gibt es Reklamationen. Dabei handelt es sich beileibe nicht um Willkür, sondern um das Ergebnis von Praxiserfahrungen der Kunden aus dem Produktionseinsatz der jeweiligen Teile.

… bedingten bisher eine Monokultur im Maschinenpark

«Bis vor zwei Jahren haben wir deshalb ausschliesslich auf die Maschinen eines Schweizer Herstellers gesetzt», verrät D. Fix. Hiervon sind insgesamt sieben Stück im Einsatz. Dank ihrer Präzision, Robust­heit und Zuverlässigkeit konnte man bisher sämtliche Kundenanforderungen erfüllen, doch liess die Produktivität in manchen Anwendungsbereichen noch Wünsche offen. Von der Konstruktion her sind die im Hause vorhandenen Anlagen auf Schleifbearbeitungen ausgelegt, wobei sie ihre optimale Präzision dann erreichen, wenn der aufwendige, mit Z-, C- und U-Achse ausgestattete Planetenkopf fest auf einer Position verharren kann. In diesem Arbeitsmodus ist die Flexibilität jedoch merklich begrenzt. Insbesondere bei nicht runden Konturen muss der Kopf über die X- und Y-Achsen mit ihren geschabten Gleitführungen verfahren werden, was zulasten der Genauigkeit sowie der Arbeitsgeschwindigkeit geht. In diesem Arbeitsmodus kann zudem die Zirkular-Schleifstrategie nicht eingesetzt werden. Auch eignen sich die Anlagen aufgrund ihrer, verglichen mit einer Fräsmaschine, recht geringen Steifigkeit von Gestell und Spindel, nicht oder nur sehr bedingt für das Hartfräsen und sind darüber hinaus auch preislich äusserst hoch angesiedelt.

Das Fräs-Schleif-Bearbeitungszentrum RXU 1400 von Röders

«Aus diesem Grund haben wir uns bei der Beschaffung unserer achten Anlage zum Koordinatenschleifen erstmals für das Röders-Bearbeitungszentrum RXU 1400 entschieden», sagt H. Fix. Diese besonders mit Blick auf hohe Zerspanungsleistung und damit Produktivität bei zugleich hoher Präzision entwickelte Anlage ist für Genauigkeiten bis an den Sub-µm-Bereich ausgelegt und arbeitet mit den für Fräszentren üblichen drei (bzw. fünf bei Ausführung mit Dreh-Schwenktisch) numerisch gesteuerten Achsen. Die mit vier Führungsschienen extrem steif konstruierte Z-Achse ermöglicht hohe Bearbeitungskräfte und damit Zerspanungsleistungen bei der Schruppbearbeitung. Beim Schlichten gewährleisten die hochauflösenden Stahlmassstäbe sowie eine aus­sergewöhnlich hohe Regelungsfrequenz von 32 kHz eine hervorragende Präzision. Somit sei es auch bezüglich der erreichbaren Genauigkeit egal, ob Bohrungen oder Konturen bearbeitet würden, da stets in Interpolation gefahren werden ergänzt Herr Fix. Die von Röders entwickelte und optimierte Steuerung unterstützt den Anwender sowohl beim Fräsen als auch beim Koordinatenschleifen. Bei letzterem ist sowohl Langsamhub- als auch Schnellhubschleifen möglich. Nach erfolgreicher Durchführung von Probebearbeitungen im Herstellerwerk konnte die neue Maschine Anfang 2017 in Betrieb genommen werden.

Weltgrösste Koordinatenschleifmaschine

«Nach jetzt anderthalb Jahren Einsatz kann ich feststellen, dass unsere Erwartungen in vollem Umfang erfüllt wurden», freut sich D. Fix. Die Mehrfach­eignung der Anlagen zum Fräsen, Schleifen und Messen in ein und derselben Aufspannung sei ein echter Gewinn, weil dadurch gegenüber dem früher erforderlichen Abspannen, erneutem Aufspannen und Einrichten auf verschiedenen Anlagen erheblich Zeit gewonnen werde. Ein weiterer wichtiger Vorteil liege darin, dass man jederzeit frei wählen könne, ob man eine bestimmte Bearbeitung mittels Fräsen oder Schleifen durchführen wolle. So könne er sich stets für die wirtschaftlich günstigste Alternative entscheiden. Auch der zusätzliche Freiheitsgrad bezüglich Schleifbearbeitungen bei grossen Durchmessern mache sich enorm bemerkbar. So benötigten die bisher verwendeten Anlagen für eine bestimmte Rundschleifbearbeitung mit Durchmessern bis zu 400 mm im Schnellhubverfahren rund 2,5 Stunden, während der gleiche Arbeitsgang auf der Röders-Maschine dank des Einsatzes der Helixschleiftechnik nur 15 Minuten erfordert, was lediglich 1/10 der bisher benötigten Maschinenzeit entspricht.

Ein wichtiger Vorteil sei aus seiner Sicht auch die Messtechnik, die es gestattet, das Bauteil vor, während und nach der Bearbeitung hochgenau zu vermessen und ein Messprotokoll auszuwerfen, das dem Kunden sofort mitgegeben werden kann. Besonders zufrieden sei man auch über die grösseren Abmessungen, die man mit der Röders RXU bearbeiten könne: Dank ihrer Arbeitsraumfläche von 1400 x 1050 mm verfüge man nach seinem Kenntnisstand über die derzeit weltgrösste Koordinatenschleifmaschine. Die neue Anlage habe sich als hervorragende Ergänzung des vorhandenen Maschinenparks erwiesen, sodass man den Kunden eine insgesamt grössere Bandbreite an Leistungen bei zugleich gesteigerter Reaktionsfähigkeit anbieten könne.

Leicht zu handhabende Software

«Wir waren auch sehr angetan von der Tatsache, dass unsere Schleifer sich sehr schnell mit der Software der Röders-Steuerung anfreunden konnten», erinnert sich H. Fix. Schleifen und Fräsen seien zwei sehr unterschiedliche Gedankenwelten, und es gebe viele gute Mitarbeiter, die sich mit der jeweils anderen Technologie schwertun. Dank der leichten und intuitiven Bedienbarkeit der Software unter dem Windows-Betriebssystem hätte sich der Übergang bei den Fix-Mitarbeitern jedoch erfreulich leicht vollziehen lassen. Hilfreich sei auch die in der Steuerung integrierte 2D-CAM-Software, die es ermögliche, die NC-Programmierung ohne Umwege direkt aus den eingelesenen Daten zu erstellen. Die Mitarbeiter könnten so die benötigten NC-Programme selbst erzeugen, eine Arbeitsvorbereitung sei nicht erforderlich. Ein besonderer Pluspunkt sei bei Fa. Röders auch der Service. Dies betreffe nicht nur die Reaktionsgeschwindigkeit, sondern auch Qualifikation und Motivation der Mitarbeiter, die zu 100 % hinter ihrer Technologie stünden. SMM

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