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Mikropräzisionsbearbeitung Maximale Flexibilität bei der Mikropräzisionsbearbeitung

Redakteur: Anne Richter

Argonag hat das 5-Achs-Mikrobearbeitungszentrum Micro-One von Zorn Microsolution vorgestellt. Die CNC-Maschine benötigt weniger als einen Quadratmeter Standfläche und ist aufgrund des modularen Aufbaus für verschiedene Anwendungen flexibel einsetzbar.

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Anschauungsbeispiel zur präzisen Mikrobearbeitung während der Vorstellung der Zorn Micro-One bei der Argonag in Affoltern am Albis.
Anschauungsbeispiel zur präzisen Mikrobearbeitung während der Vorstellung der Zorn Micro-One bei der Argonag in Affoltern am Albis.
(Bild: Anne Richter)

Die Argonag AG verstärkt sich auf dem Gebiet der Mikrobearbeitung und hat die Exklusiv­vertretung von Zorn Microsolution für die Schweiz und Liechtenstein übernommen. Die Firma Zorn Microsolution mit Sitz in Stockach im Landkreis Koblenz hat mit der Micro-One ein 5-Achs-Bearbeitungszentrum für die Mikro­bearbeitung entwickelt, welches für die Optimierung der Kleinteilefertigung konzipiert wurde. Bei der Entwicklung der CNC-Maschine konnte Zorn vor allem seine Erfahrungen im ursprünglichen Kerngeschäft nutzen, Sonderanfertigungen von Maschinen mit einem ganz speziellen Einsatzzweck zu entwickeln, speziell in der Mikromontage.

Maximale Flexibilität und optimale Bedienbarkeit

So ist die Micro-One das erste Mikro-CNC-Bearbeitungszentrum mit fünf Achsen für die Integration in automatisierten Montageanlagen. Der modulare Aufbau mit trennbaren Modulen und eine flexible Erweiterbarkeit ermöglichen vielfältige Anwendungen. Die Maschine ist so konzipiert, dass auf geringstem Bauraum sowie unter Berücksichtigung ergonomischer Gesichtspunkte alle notwendigen Elemente enthalten sind. Maximal 0,9 m2 kostbare Stellfläche benötigt man, um eine vollwertige 5-Achs-Bearbeitung zu erhalten. Der optimale
Zugang sowie ein idealer Sichtbereich zum Werkstück erlauben eine effiziente und effektive Maschinenbedienung. Hierzu trägt auch die Arbeitstischhöhe der Micro-One bei, mit der selbst kleinste Bauteile gut gesehen und gegriffen werden können. Perfekte Ergonomie, stets das Wesentliche im Blick in optimaler Distanz zum Werkstück. Der grosszügige Zugang von zwei Seiten unterstreicht die Bedienerfreundlichkeit. Die Modularität ermöglicht es, das Bearbeitungsmodul separat in Montageanlagen zu integrieren, während die Versorgungseinheit aus­serhalb bleibt.

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Aktuell ist die Micro-One als klassisches Be­arbei­tungs­zentrum ausgeführt. Die Spindel mit
75 000 U/min ermöglicht eine effiziente HSC-­Bearbeitung im Kleinteilebereich. Die Weiterentwicklung sieht jedoch auch vor, weitere Bearbeitungsmethoden zu integrieren. Die aktuell eingesetzte wassergekühlte Hochleistungsspindel kann dann z. B. durch eine Laseroptik oder durch eine Dosiereinheit ersetzt werden, so dass auch Laserschweissen, Beschriften, Kleben oder sonstige Dosier- und Prüf­aufgaben mögliche Einsatzgebiete sind.

Linear-Direktantriebe und Torque-Antriebe

Ein massgebliches Technologiemerkmal der Micro-One sind die Linear-Direktantriebe für die Hauptachsen X und Y sowie die Torque-Antriebe für die Rundachsen B und C. Die Vorteile zeigen sich mit einer sehr hohen Positioniergenauigkeit durch das integrierte Messsystem, die hohe Dynamik und Beschleunigung und die exzellenten Gleichlaufeigenschaften. Weiterhin gibt es bei den Direktantrieben keinerlei Umkehrspiele mehr. Ein weiterer Vorteil für den Einsatz von Direktantrieben bei den Rundachsen sind die höheren Drehzahlen, die vor allem in der C-Achse weitere Bearbeitungsmöglichkeiten eröffnen. Beide Rundachsen sind für grössere Bearbeitungskräfte und optimale Stabilität mit Klemmung ausgerüstet. Die installierte Sperrluft bietet Schutz gegen das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit. Alle Direktantriebe, wie auch die Spindel, sind wassergekühlt und mit direkten Mess­systemen ausgestattet.

Die Micro-One ist aktuell mit einem Werkzeugwechsler für 12 Werkzeuge ausgerüstet. Die Werkzeugaufnahme kann komplett mittels Schnellspanner ausgetauscht werden. Werkzeugschäfte von 3, 4 und 6 mm können aufgenommen werden. Das durchdachte System der Direktspannung ermöglicht es, auf kostenintensive Werkzeughalter zu verzichten. Die geschliffene Ringnut im Schaft dient der Orientierung der Werkzeuge. Alles mit dem Vorteil, keine zusätzlichen Massen auf den Werkzeugschaft aufzubringen. Dieser minimalistische Ansatz garantiert ein reduziertes Schwingungsverhalten. Der Werkzeugwechsler wird durch die Hauptachse positioniert. Die bauartbedingte Konstruktion des mitfahrenden Magazins gestattet kürzeste Werkzeugwechselzyklen. Der Anwender kann sein Werkzeugmagazin zur Vergrösserung der Werkzeug­anzahl ohne Probleme um mehrere Magazinplatten erweitern.

Je kleiner das Werkstück, desto höher ist der Anspruch an Präzision. Das solide Granitfundament absorbiert sämtliche Bewegungen, diese Eigenschaften des natürlichen Granits nutzten die Konstrukteure für die Micro-One. Der perfekt geschliffene Granitblock als natürliches Hartgestein steht für mehr Eigensteifigkeit, mehr thermische Stabilität, mehr mechanische Stabilität und maximale Wiederholgenauigkeit.

Integration in bestehende Anlagen

Weiterhin ist das Bearbeitungsmodul auch in Montageanlagen oder in Reinräume zu integrieren, während das Versorgungsmodul ausserhalb bleibt. Im Versorgungsmodul ist die Stromversorgung mit Steuerung und allen weiteren Nebenaggregaten untergebracht. Zwei seitliche Schaltschränke nehmen einerseits die elektrische Versorgung und andererseits das Kühlaggregat für die Wasserkühlung der Achsen und der Spindel auf. Im Mittelteil sind die Minimalmengenschmierung und die Pneumatik installiert.

Die Modularität der eigentlichen Bearbeitungseinheit macht es möglich, einen ergonomischen Sitzarbeitsplatz zu gestalten. Die Versorgungs­einheit wird nach der Seite oder nach hinten verschoben, um genügend Beinfreiheit zu erlangen. Das Bearbeitungsmodul kann nach Belieben positioniert werden. Durch den Zugang von zwei Seiten und die erhöhte Bearbeitungsebene wurde eine optimale Sicht- und Zugangssituation für das Bedienpersonal geschaffen.

Vorbereitet auf künftige Automatisierung

Bei der Entwicklung der Micro-One wurde bereits darauf geachtet, alles für zukünftige Automatisierungen vorzubereiten. Die 30-jährige Erfahrung aus dem Sondermaschinenbau der Zorn Maschinenbau GmbH hat hier deutliche Spuren hinterlassen. Insbesondere wenn es um die Handhabung von kleinen Bauteilen geht, kann hier auf einen grossen Erfahrungsschatz zurückgegriffen werden. Für die automatisierte Fertigung mit der Micro-One wurde eigens ein spezielles Modul entwickelt. Grösse und Design sind abgestimmt. Durch die Deckenmontage des Roboters steht die gesamte Grundfläche des Moduls für Ihre Produkte zur Verfügung. Als besonders wertvoll erweist sich eine weitere vortreffliche Eigenschaft des Moduls: Der eingesetzte Roboter kann allseitig aus der Zelle hinausgreifen und somit bis zu drei Micro-One bedienen.

Damit wird für die Automatisierung einer Micro-One gerade mal ca. 1,8 m2 wertvolle Stellfläche verbraucht und bei maximaler Anordnung mit drei Micro-One ca. 6,5 m2. In der Regel wird das Automatisierungsmodul als Zuführ- und Entnahmegerät eingesetzt. Hierfür stehen mehrere Varianten an Zuführtechnik zur Verfügung. Alternativ oder ergänzend zu dieser Verwendung besteht auch die Möglichkeit, weitere Fertigungsprozesse einzubinden. Für das Bearbeiten von Drehteilen steht auch ein automatischer Stangenlader zur Verfügung.

Auch die Micro-One-Steuerungssoftware ist technolo­gisch ausgereift. Die antriebsbasierte CNC-­Steuerung Sinumerik 840D sl von Siemens gehört zur Premiumklasse und unterstützt das Micro-One-­Maschinenkonzept durch ein Maximum an Performance. Flexibilität und Offenheit werden mit der Sinumerik ebenso unterstützt wie der Einsatz von Technologien zu Multitasking-Konzepten.

Nachhaltigkeit im Fokus

Ein wichtiger Aspekt bei der Entwicklung der Micro-One ist die Nachhaltigkeit. Die Maschine zeichnet sich durch einen geringeren Energieverbrauch aus, der aufgrund der reduzierten bewegten Massen erzielt wird. Hinzu kommt der konsequente Einsatz von integrierter Minimalmengenschmierung. Auch der Luftverbrauch der geräuscharmen Maschine ist sehr gering. -ari- SMM

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