Mikrozerspanung in Perfektion

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Münz-Oberfläche: Kein Übergang sichtbar

Dazu zählt auch, dass drei neue Röders-Highspeed-Zentren mit luftgelagerten Spindeln ausgestattet sind. Gerade auf den spiegelnden Flächen der Medaillen lassen sich damit noch bessere Ergebnisse erzielen. «Entscheidend ist, dass man von einer Bahn zur nächsten keinerlei Übergang sieht», so Gläsel. Je besser das Ergebnis auf der Maschine ausfällt, desto geringer sei der Aufwand beim manuellen Finish durch den Graveur, erläutert der Münzexperte. «Es gibt nichts Schöneres, als einen Stempel aus der Maschine zu holen, der auf Anhieb passt.»

Dass Gläsel in Kombination mit den luftgelagerten Spindeln auch die erst jüngst vorgestellten, ultrafeingewuchteten Schunk-Tribos-Polygonspannfutter einsetzt, ist seiner Ansicht nach mehr als konsequent. Mit ihnen überträgt er die exzellente Laufruhe der Spindel prozessstabil bis zur Schneide. Die Aufnahmen verfügen über eine Wuchtgüte G 0,3 bei 60 000 1/min und bieten im Mikroformenbau, in der optischen Industrie, in der Medizintechnik sowie in der Münz-, Uhren- und Schmuckindustrie die Möglichkeit, auch anspruchsvollste Vorgaben hinsichtlich der Masshaltigkeit und Oberflächengüte zu realisieren.

Im Vergleich zu konventionell gewuchteten Werkzeughaltern für die Mikrozerspanung profitiert zudem die Standzeit der Werkzeuge – für Peter Gläsel ein entscheidender Faktor. Die Aufnahmen gibt es für die Baureihen Tribos-Mini und Tribos-RM mit den Schnittstellen HSK-E 25, HSK-E 32 und HSK-F 32 ab einem Spanndurchmesser von 0,5 mm.

Polygonspanntechnik: Werkzeugschäfte in h6-Qualität

Bereits in der Standardausführung, die sich seit rund 15 Jahren in der Mikrozerspanung bewährt hat, überzeugt Tribos mit einer Rundlauf- und Wiederholgenauigkeit < 0,003 mm bei einer Ausspannlänge von 2,5 x D sowie einer Wuchtgüte G 2,5 bei 25 000 1/min.

Die Polygonspanntechnik ist für alle Werkzeugschäfte in h6-Qualität geeignet und je nach Typ mit bis zu 205 000 1/min getestet. Da die Aufnahmen ohne bewegliche Teile arbeiten, sind sie mechanisch unempfindlich und gewährleisten eine nahezu wartungs- und verschleissfreie Spannung. Auch nach mehreren Tausend Spannvorgängen tritt keinerlei Materialermüdung auf. Zudem verfügen sie über eine exzellente Schwingungsdämpfung. Mit Hilfe einer hydraulischen Spannvorrichtung ist der Werkzeugwechsel innerhalb weniger Sekunden prozessstabil erledigt.

Extreme Qualitätsanforderungen

Gerade bei der Bearbeitung besonders aufwändiger Prägestempel zahlt sich die aussergewöhnlich hohe Präzision des Spannsystems für die Münz-Prägstatt aus. Je nach Motiv dauert die Bearbeitung eines Barrens im Format 135 x 90 mm mit einem maximal 0,1 mm grossen Kugelfräser und einer Spantiefe < 0,5 mm bis zu 100 Stunden.

Dabei verfolgt Peter Gläsel vor allem ein Ziel: «Wir wollen von Anfang bis Ende ein möglichst gleichmässiges Fräsbild erzeugen. Mit der Kombination aus luftgelagerter Spindel und feinstgewuchteten Werkzeughaltern gelingt das ausgesprochen gut.» Würde das Werkzeug vorzeitig verschleissen oder brechen, müsste die komplette Bearbeitung von vorne beginnen.

Selbst mit feinsten Messmethoden ist es nämlich nicht möglich, den unterbrochenen Prozess fortzusetzen, ohne dass das Auge den Fehler später erkennen würde. «Es geht also nicht darum, möglichst schnell zu fräsen. Wesentlich wichtiger ist, dass das Ergebnis extrem sauber ist und höchste Qualitätsanforderungen erfüllt», betont der Fertigungsleiter. In der Regel liegt die Bearbeitungszeit zwischen 30 Stunden für Münzstempel und 100 Stunden für aufwändige Medaillen.

Schlichtfräser werden nur einmal eingesetzt

Entsprechend sorgsam geht das Team der Münz-Prägstatt mit den Werkzeugen und Aufnahmen um. Aus Qualitätsgründen werden die zum Schlichtfräsen eingesetzten Kugelfräser nur ein einziges Mal verwendet.

Nach jeder Bearbeitung wird sowohl die Maschine als auch jede einzelne Aufnahme gereinigt. Sauberkeit, so Gläsel, sei für die Prozessstabilität das A und O. «Schliesslich produzieren wir hier eigentlich keine Späne, sondern lediglich Staub, der sich überall festsetzt.» Angesichts der Schneidendurchmesser zwischen 0,03 mm und 0,04 mm sowie der Buchstabenhöhen von zum Teil gerade einmal 0,2 mm wirkt sich selbst die kleinste Verschmutzung extrem aus. «Vor allem an Schriften lässt sich jede Unsauberkeit sofort erkennen. «Wenn ich wegen eines Spans statt eines 0,04-mm-Fräsers plötzlich einen 0,05-mm-Fräser habe, und das von beiden Seiten, dann wird der Buchstabe oben spitz», erläutert der Technologe.

Ultrapräzisionszerspanung besser als Erodieren oder Lasern

Ein gutes Ergebnis könne man daher nur erzielen, wenn der Rundlauf und die Wuchtgüte stimmen – erst recht bei kleinen Werkzeugen. Gerade bei Reliefs mit vielen scharfen Kanten, die eine hohe geometrische Genauigkeit erfordern und quasi keinen Radius aufweisen, zahle sich daher die hohe Präzision von Tribos aus: «Vor allem bei den Kantenschärfen unterscheiden wir uns auch dank des Spannsystems deutlich von anderen Anbietern am Markt», so Gläsel. Bei so mancher Schrift äusserten selbst die eigenen Leute Zweifel, dass auf der Medaille überhaupt noch etwas erkennbar ist.

Am Ende, wenn die Medaille dann geprägt ist, würden sich alle verwundert die Augen reiben, dass die Schrift eben doch deutlich sichtbar und mit ein wenig Fantasie sogar lesbar sei. «Mich fasziniert immer wieder, in welcher Feinheit wir heute fräsen können», schwärmt Gläsel. Das bestätigen auch die Graveure: Weder beim Erodieren noch per Laser liessen sich ihrer Meinung nach so saubere Ergebnisse erzielen, wie mit der Ultrapräzisionszerspanung.

Sauberkeit und schonende Zerspanung sind entscheidend

Um eine dauerhaft hohe Prozessstabilität zu gewährleisten, werden die Werkzeughalter nach jeder Bearbeitung an einer Reinigungsstation mit Pinseln gesäubert und mit einer Reinigungslösung durchgespült. Verglichen mit der Reinigung von Präzisionsspannzangenfuttern ist der Aufwand hierfür minimal.

Der pflegliche Umgang mit den Maschinen ist wohl auch der Grund für die lange Lebensdauer von Werkzeughaltern und Spindeln. So manche Tribos-Aufnahme hat bei der Münz-Prägstatt bereits ihr zehnjähriges Jubiläum gefeiert. Einige Spindeln weisen Laufzeiten von 55 000 Stunden auf.

Obwohl die Maschinen für 50 000 1/min ausgelegt sind, laufen sie in den meisten Fällen mit gerade einmal 20 000 1/min. Souverän und von aussen kaum wahrnehmbar fräsen sie ihre Bahnen. «Ein höherer Vorschub würde die Qualität des Stempels nicht verbessern, sondern lediglich die Gefahr eines Fräserbruchs erhöhen und die Maschinenkinematik unnötig belasten», so Peter Gläsel. Etwas wirklich Gutes braucht eben Zeit. <<

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