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Schleifen und Fräsen vereint Wirtschaftlich und präzise mit Fräs-Schleifzentrum

| Autor / Redakteur: Manfred Lerch / Anne Richter

Die Fehlmann AG hat ein Konzept vorgestellt, welches das Fräsen, Hartfräsen und Koordinatenschleifen auf einem Bearbeitungszentrum vereint. Ein Konzept, das durch Wirtschaftlichkeit, Präzision und einfache Programmierung bei gleichzeitig hoher Prozesssicherheit zu überzeugen weiss.

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Koordinatenschleifen auf der Versa 645 linear: Die Abrichtspindel ist schwenkbar, der 5-achsige Arbeitsraum wird dadurch nicht eingeschränkt.
Koordinatenschleifen auf der Versa 645 linear: Die Abrichtspindel ist schwenkbar, der 5-achsige Arbeitsraum wird dadurch nicht eingeschränkt.
(Bild: Fehlmann)

Koordinatenschleifen oder Hartfräsen? Vor dieser Entscheidung stehen zahlreiche Unternehmen, wenn es um höchste Präzision und Oberflächengüten geht. Während das Koordinatenschleifen zwar hohen Qualitätsanforderungen gerecht wird, gilt es als diffiziles, aufwendiges und kostenintensives Verfahren. Das Hartfräsen dagegen punktet durch wirtschaftliche Abtragsleistung sowohl beim Schruppen wie beim Schlichten. Die Kombination beider Verfahren auf einem Bearbeitungszentrum würde auf Grund der möglichen Komplettbearbeitung in einer Aufspannung zu einer enormen Verkürzung der Durchlaufzeiten, einer hochpräzisen Schlichtbearbeitung und gleichzeitig einem Mehr an Prozesssicherheit durch genaue Kenntnis der Kontur führen.

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Neuer Standard: Anforderungen im Koordinatenschleifen

Nun verfügt man bei der Fehlmann AG seit mehr als 20 Jahren über Know-how im Koordinatenschleifen und hat bereits kundenspezifische Anlagen als Option konfiguriert. Aktuell wurde nun allerdings auf Grund zunehmender Anfragen aus dem Werkzeug- und Formenbau sowie der Teilefertigung in einem Gemeinschaftsprojekt von Fehlmann AG und Heidenhain eine Lösung entwickelt, die den Anforderungen als neuer Standard gerecht wird.
Die Basis dafür hat das Unternehmen mit dem 5-Achs-Bearbeitungszentrum Versa 645 linear bereits 2016 geschaffen. Die Versa 645 linear wurde für das neue Konzept gewählt (auch von Heidenhain), weil durch die hochdynamischen Achsen für Dynamik und Präzision maschinentechnisch nichts geändert werden musste. Ausserdem wurden mit dieser Maschine alle Grundvoraussetzungen geschaffen, diese Verfahren auf einem Bearbeitungszentrum zu vereinen: eine hohe mechanische Grundgenauigkeit, solide Bauweise sowie Temperaturstabilität und ein geringer Wärmegang. Das heisst, man erreicht die Genauigkeit der Maschine auch am Werkstück. Gleichzeitig deckt die Versa 645 linear ein sehr breites Anwendungsspektrum ab. Im Detail heisst das: Durch die hohe Kontur­genauigkeit von Maschine und Steuerung kann auf eine U-Achse verzichtet werden. Die Zustellung beim Schleifen erfolgt über die Bahnsteuerung. Der Schleifkörper sitzt im Rotationszentrum der Spindel. Während der Bearbeitung einer Kontur führt die Z-Achse eine konturüberlagerte, oszillierende Bewegung aus. Hierfür wurde ein Pendelhubgenerator entwickelt.

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Die Vorteile der Kombination von Hartfräsen und Schleifen auf der Versa 645 linear
  • Hohe Wirtschaftlichkeit, kurze Durchlaufzeiten, denn Fräsen ist um ein Vielfaches schneller, ein Umspannen ist nicht notwendig.
  • Effizienzsteigerung durch hohe Prozesssicherheit.
  • Einfache Programmierung durch Zyklen.
  • Hohe Genauigkeit am Werkstück durch hohe Maschinengenauigkeit.
  • Hohe Prozesssicherheit durch hohe Wiederholgenauigkeit.
  • Top Oberflächenfinish durch Integration der Abrichtspindel in die
  • Maschine.

Abrichten wie auf einer Schleifmaschine

Die grösste Herausforderung bei der Neuentwicklung sieht Urs Schmid, Leiter Entwicklung, in der Abrichtfunktion, die für höchste Oberflächengüten unabdingbar ist: «Für die neue Steuerung heisst das, es musste eine zusätzliche Spindel in die Maschinen­kinematik integriert werden.» Die Ab­richt­spindel (3000–20 000 min-1) sitzt an der Schwenk­brücke, ist flüssigkeitsgekühlt und mit einem Körper­schall­sensor ausgerüstet. So erfolgt das Abrichten wie auf einer Schleifmaschine. Es wird einmal eingestellt, die Scheibe schleift mit der Radiuskorrektur den ersten Durchmesser, der Rest läuft auto­matisch im Hintergrund. Nun gilt das Programmieren beim Abrichten mit zirka 30 Para­metern als sehr komplex. Deshalb hat Fehlmann überlagerte Zyklen entwickelt, die nur die notwendigsten Parameter beinhalten, die das Programmieren stark vereinfachen und bei der Versa 645 linear vorkonfiguriert sind. So können Konturen völlig problemlos und einfach wie beim Fräsen programmiert werden. Wie wirtschaftlich und präzise dieses neue Konzept funktioniert, macht Fehlmann mit ersten Werkstücken deutlich: So wurde beispielsweise bei einer Bohrung Ø 30,5 ein Durchmesser von 30,499 mm mit einer Abweichung von –0,001 mm erzielt. Bei einer Matrize mit einer 35 mm tiefen Aussenkontur wurde das Oberflächenfinish mit dem Langsamhubschleifen durchgeführt und eine Oberflächenrauheit von Ra 0,16 erreicht. In der Summe hat die Fehlmann AG also mit diesem neuen Konzept die Kombination von Hartfräsen und Schleifen auf einer Maschine geschaffen, mit der Bohrungen, Konturen und Führungen aus Stahl, Keramik und Hartmetall gefräst und ohne ein Umspannen über das Koordinatenschleifen fertig bearbeitet werden können. Erstmals vorgestellt wurde das Koordinatenschleifen auf der Versa 645 linear zur EMO Hannover 2019. SMM

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