Hybridmaschine sorgt für höhere Genauigkeit

Zu den Vorteilen von Hybridmaschinen gehört unter anderem die Möglichkeit, eine höhere Genauigkeit zu erzielen. Aufgrund der wachsenden Nachfrage nach Hybridmaschinen hat der niederländische Hartdrehspezialist Hembrug Machine Tools, Teil des spanischen Dreh- und Schleifmaschinenherstellers Danobat, mehrere hybride Lösungen für das Hartdrehen und Feinschleifen entwickelt. Durch die Integration von zwei vollwertigen, präzisen Endbearbeitungsverfahren in einer Maschine lassen sich große Produktivitäts- und Genauigkeitsgewinne erzielen.

Ein Hybridprozess, bestehend aus Hartdrehen und Feinschleifen in einer Maschine, ist kein neues Konzept. Durch eine geschickte Kombination lassen sich in mehreren Bereichen Gewinne erzielen, und das bei weniger Prozessschritten. Hartdrehen bietet vor allem Vorteile bei komplexen Formen und wenn eine Kombination aus Innen- und Außenbearbeitung erforderlich ist. Das Schleifen wiederum eignet sich besser für lange und dünnwandige Werkstücke. Darüber hinaus kann durch Schleifen eine drehungsfreie Oberflächenstruktur erreicht werden, die manchmal erforderlich oder vorgeschrieben ist. Die Kombination dieser Techniken gibt dem Verfahrenstechniker viel mehr Flexibilität, um die Stärken und Möglichkeiten der einzelnen Bearbeitungstechniken zu nutzen.

Die Kombination von mehreren Bearbeitungstechniken in einer Maschine resultiert aus der Notwendigkeit, die Anzahl der Bearbeitungsschritte zu reduzieren, die Kosten zu senken, die Oberflächenqualität und -struktur zu verbessern und den Werkzeugverschleiß zu verringern. Die Bedürfnisse jedes Kunden und jeder Anwendung können aber sehr unterschiedlich sein. Basierend auf diesen unterschiedlichen Anforderungen hat Hembrug verschiedene Mikroturn-Grind-Maschinen und -Lösungen entwickelt.

An der Kombination von Hartdrehen und Schälschleifen zeigt sich, dass eins plus eins mehr als zwei sein kann. Für einen namhaften Wälzlagerhersteller hat Hembrug in der Mikroturn Grind 1000 das Hartdrehen mit dem Schälschleifen beim Herstellen von Lagerwalzen kombiniert. Wo bisher ein Prozess über mehrere Maschinen mit den notwendigen Umrüstzeiten erforderlich war, kann dies nun in einem Durchgang realisiert werden. Die Mikroturn Grind 1000 ist eine hybride Hartdreh-Feinschleifmaschine. Sie ist mit einer B-Achse ausgestattet, die die Drehwerkzeuge und die optionalen Innen- und Außenschleifspindeln aufnimmt. Anstelle des herkömmlichen Schleifens hat Hembrug die Maschine jedoch zusätzlich zu den Standard-Drehwerkzeugen mit einer CBN-Schleifscheibe ausgestattet.

Der große Vorteil des Schälschleifens ist, dass es die Haltbarkeit und Effizienz von CBN-Scheiben mit den Vorteilen des Hochgeschwindigkeitsschleifens verbindet. Dadurch ist die Fertigbearbeitung verschiedener Lagerrollen mindestens zweimal schneller als die herkömmliche Fertigbearbeitung. Weitere Vorteile sind eine verbesserte Genauigkeit durch Vermeiden von Spannfehlern und geringere Werkzeugkosten. Diese sind bei der Schälbearbeitung deutlich geringer als beim reinen Hartfeindrehen. Außerdem müssen durch den Einsatz der CBN-Schleifscheibe die Wendeschneidplatten nicht so oft gewechselt werden.

Neu im Programm sind die Mikroturn Grind 100 und die Mikroturn Grind Vertical. Diese ist wie die MTG1000 eine vollwertige Hybrid-Hartdreh- und Feinschleifmaschine und eignet sich für größere Werkstücke bis zu einem Durchmesser von 1.000 mm. Die Maschine verfügt über einen Werkzeugwechsler mit 46 Positionen für die Dreh- und Schleifwerkzeuge. Für den Wechsel des Drehstempels, der Schleifspindel oder der Frässpindel wird ein automatisches System eingesetzt. Die Aufnahme für den Drehstößel oder die Schleifspindel in der Z-Achse besteht aus einer Hirth-Kupplung. Die Schleifspindel hat eine Drehzahl bis zu 12.000 min^-1 und verfügt über eine B-Achse mit einem Schwenkbereich von +/- 115°.

Die Mikroturn Grind 100 ist eine Hartdreh- und Feinschleifmaschine auf Basis der Mikroturn 100, jedoch standardmäßig mit einer Schleifspindel mit 60.000 min^-1 ausgestattet. Sie ist gut geeignet für komplexe Werkstücke, bei denen auch kleinere Bohrungen unter 2 mm bearbeitet werden müssen. Beim Hartdrehen ist es aufgrund einer zu niedrigen Schnittgeschwindigkeit schwieriger, die richtige Größe und Oberflächengenauigkeit zu erreichen. Die Maschine verfügt über eine Schleifspindel, die mit Hilfe eines Nullpunktspannsystems in zehn Minuten montiert und demontiert werden kann. Die Schleifspindel ist austauschbar und ermöglicht das Innenschleifen auf einer Maschine mit einem Reitstock. Sie kann in verschiedenen Drehzahlen geliefert werden. Die Schleifspindel mit Nullpunktkonfiguration kann als Nachrüstung für bestehende Maschinen und als Option für neue Maschinen geliefert werden.

Die Basis für einen erfolgreichen und genauen Hybridprozess wird mit der richtigen Maschine und dem Wissen über den Hybridprozess gelegt. Um eine hohe Genauigkeit zu gewährleisten, ist jede Mikroturn-Grind-Maschine mit dem von Hembrug entwickelten hydrostatischen Lagersystem ausgestattet. Dieses verschleißfreie System bietet laut Angaben hervorragende Dämpfungseigenschaften und sorgt dafür, dass jede Maschine auch nach 20 und mehr Jahren noch die gleiche Genauigkeit liefert. Die thermische Stabilität wird durch die aktive Kühlung der wichtigsten Maschinenkomponenten und die Aufrechterhaltung der Öltemperatur erreicht. Die hydrostatische Hauptspindel hat eine Rundlaufgenauigkeit < 0,1 µm, die hydrostatischen X- und Z-Achsen eine Wiederholgenauigkeit von 0,2 µm und eine Positioniergenauigkeit < 1 µm.

Das Schleifen ist zwar komplexer in der Einrichtung und Umstellung auf ein anderes Werkstück, erfordert aber letztlich nur wenig Wissen und Erfahrung des Bedieners an der Maschine, sobald der Prozess eingerichtet ist. Hartdrehen in Kombination mit Schleifen erfordert jedoch mehr Prozesswissen und die Interaktion zwischen den beiden Prozessen. Für eine erfolgreiche Integration ist daher sicherlich ein Verfahrensingenieur erforderlich.

rk