Neue Technologien für Oberflächen und Kanten Massgeschneiderte Hard- und Software für Finishen

Redakteur: Luca Meister

Ein Bauteil ist noch nicht fertig, wenn es aus der Werkzeugmaschine kommt. Scharfe Grate oder rauhe Oberflächen verlangen noch weitere Bearbeitungen. Fast immer sind dafür Sonderlösungen notwendig. Die Entwickler der Kadia Produktion GmbH & Co. haben es seit vielen Jahren mit Spezialprojekten dieser Art zu tun. Ihr Know-how basiert nicht zuletzt auf einer engen Verbindung von Maschinenbau und Verfahrenstechnik.

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Roboterzelle zur Kantenbearbeitung von Grosszahnrädern.
Roboterzelle zur Kantenbearbeitung von Grosszahnrädern.
(Bild: Kadia)

mei. Von den Arbeitsschritten nach der Zerspanung eines Werkstücks im Bearbeitungszentrum ist selten die Rede. Häufig herrscht die Ansicht vor, moderne Werkzeuge und Technologien machen etwa das Entgraten überflüssig. Doch dem ist nicht immer so. Um den steigenden Anforderungen an die Qualität Genüge zu leisten, ist ein «letzter Schliff» in den meisten Fällen die Regel. Der Ausdruck «Finishen» ist in diesem Zusammenhang der treffendste. Treffender als «Entgraten», denn es geht mittlerweile um mehr als nur um das Entschärfen von Kanten. «Wir sagen Finishen und meinen damit sämtliche Arbeiten, die zwischen der Zerspanung und dem Waschen eines Bauteils angesiedelt sind, das können klassische Entgratprozesse, definierte Kantenverrundungen oder auch Oberflächen-veredelungen sein», erklärt Dominik Landhäusser, Vertriebsmanager bei der Kadia Produktion GmbH & Co., Spezialist für das Honen und Entgraten respektive Finishen. Um die Begriffe klar zu trennen: Finishen meint hier nicht dasselbe wie die Feinbearbeitung Superfinishen, die neben hohen Oberflächenqualitäten auch exakte Geometrien zum Ziel hat. Dafür sind die vorausgehenden Bearbeitungen wie Drehen, Feinbohren, Schleifen usw. zuständig.

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Bei hoch beanspruchten und präzisen Bauteilen, beispielsweise für Motoren- und Fahrwerkskomponenten, entscheidet der Zustand der Kanten und Oberflächen über die Funktionstüchtigkeit mit. Aus diesem Grunde kann man die Bedeutung der Finishprozesse nicht hoch genug ansetzen. Auch kommt es auf eine maximale Prozesssicherheit an, denn der Grossteil der Wertschöpfung ist bereits erfolgt, in den Bauteilen steckt eine Menge Kapital. Sollte das Finishen nicht optimal «funktionieren», wäre das fatal. Daher verlangen Finishprozesse auch viel Entwicklungsarbeit. «Unsere Maschinen, Vorrichtungen und Werkzeuge sind so gut wie immer Sonderanfertigungen und auf ein Bauteil zugeschnitten», sagt D. Landhäusser, «bevor wir die Freigabe für einen Prozess erhalten, machen wir viele Tests. Mitunter basiert dann die Lösung auf Mitteln und Verfahren, die auf Aussenstehende exotisch wirken.»

Mit dem gewissen Etwas

Eine solche exotische Finish-Lösung entwickelte Kadia für eine E-Lenkungs-Zahnstange mit integrierter Kugelrollspindel. Die kritischen Details des Bauteils sind eine geräumte Verzahnung und die gedrehte Laufbahn für die Kugeln. Räumwerkzeuge hinterlassen immer starke Grate, so auch hier. Nach der Wärmebehandlung bleibt ausserdem eine Zunderschicht zurück. Der Auftraggeber wünschte, beides zu entfernen. Aus Gründen der Geräuschentwicklung stand ein Rz-Wert </= 1 µm für die Oberfläche der Kugellaufrillen im Pflichtenheft. Normalerweise würde man für so eine Aufgabe eine Drei-Maschinen-Lösung für die Arbeiten Entgraten, Entzundern und Oberflächenbehandlung ins Auge fassen. Die gewindeartige Kugellaufbahn würde man beispielsweise mit Pendelsteinen abfahren.

Immer mit einem Bein in der Verfahrenstechnik kreierten die Nürtinger Maschinenbauer jedoch eine ganz andere Lösung: eine Maschine für alles, und zwar mit Rundtisch. Ein deutlicher Platzgewinn, vor allem aber ein grosser Zeitgewinn, da viele Nebenzeiten eingespart werden. Vor allem auch, weil sich das Entzundern und die Oberflächenoptimierung in einen Prozess integrieren liessen.

Im Detail: Die Entfernung des Räumgrates erfolgt mit einer kunststoffgebundenen Stahldrahtbürste in der ersten Station der Maschine. Eine noch übliche Methode. Aber beim Entzundern und Oberflächen-Finishen wird es endlich «exotisch». Hierfür sind insgesamt drei Naturfaserbürsten zuständig. Die Fasern werden aus mexikanischen Hochland-Agaven gewonnen. «Wir haben viele Bürstenmaterialien getestet, auch künstliche oder gezüchtete Fasern. Die Naturfasern Agaven bieten aber die mit Abstand beste Standzeit und Effektivität», erklärt der Vertriebsmanager. Wichtig für einen funktionierenden Prozess ist noch eine spezielle Paste, mit der die Bürsten besprüht werden. Paste und Fasern müssen harmonieren, sonst bleibt der Erfolg aus. Nur die Naturfasern erwiesen sich als ausreichend hart und rau, um die Paste festzuhalten.

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