Der Schleifstift sitzt im Rotationszentrum der Spindel und führt die Oszillationsbewegung durch. Hierfür wurde ein Pendelhubgenerator entwickelt. Als Basis für die Kombination von Koordinatenschleifen und Hartfräsen wurde die Versa 645 linear gewählt
Foto: Fehlmann

Bearbeitungszentren

Koordinatenschleifen oder Hartfräsen?

Die Anforderungen, wirtschaftlich und präzise zu fertigen steigen. Fehlmann zeigte, wie Koordinatenschleifen und Hartfräsen auf einer Maschine funktionieren.

Koordinatenschleifen oder Hartfräsen? Wenn es um höchste Präzision und Oberflächengüten geht, stehen zahlreiche Unternehmen vor dieser Entscheidung. Das Koordinatenschleifen wird zwar hohen Qualitätsanforderungen gerecht, gilt aber als diffiziles, aufwändiges und kostenintensives Verfahren.

Wirtschaftlich beim Schruppen wie beim Schlichten

Hartfräsen dagegen punktet durch wirtschaftliche Abtragsleistung 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.

Bei Fehlmann verfügt man 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 mit 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.

Hochdynamische Achsen

Die Versa 645 linear wurde 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, die Verfahren auf einem Bearbeitungszentrum zu vereinen: hohe mechanische Grundgenauigkeit, solide Bauweise sowie Temperaturstabilität und geringer Wärmegang. Man erreicht also die Genauigkeit der Maschine auch am Werkstück.

Zustellung beim Schleifen über Bahnsteuerung

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.

Abrichtfunktion war die größte Herausforderung

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 (3.000 bis 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.

Programmieren stark vereinfacht

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 und bei der Versa 645 linear vorkonfiguriert sind. So können Konturen problemlos und einfach wie beim Fräsen programmiert werden. Wie wirtschaftlich und präzise dieses neue Konzept funktioniert, macht Fehlmann mit ersten Werkstücken deutlich: Beispielsweise wurde bei einer Bohrung von 0 30,5 mm ein 0 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.

Kombination von Hartfräsen und Koordinatenschleifen auf einer Maschine

In der Summe hat die Fehlmann AG mit diesem neuen Konzept die Kombination von Hartfräsen und Koordinatenschleifen 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. Vorgestellt wird das Koordinatenschleifen auf der Versa 645 linear erstmals zur EMO 2019.

cd

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