Im Funkenregen gibt selbst Diamant klein bei

Von unserem Redaktionsmitglied Haider Willrett – haider.willrett@konradin.de

Was ein Wettbewerber vor kur-zem als Weltneuheit anpries, bieten wir mit unserer Ur-Ewamatic bereits seit nahezu zehn Jahren“, betont Klaus D. Floessel. Der Direktor des Schweizer Schleifmaschinen-Herstellers Ewag AG aus Etziken spricht vom Erodieren und Schleifen von PKD-Werkzeugen in einer Aufspannung. „Der Witz dabei ist, dass dies bis heute nur auf der Ewamatic möglich ist.“ Auf den Anlagen anderer Hersteller lasse sich zwar polykristalliner Diamant (PKD) erodieren, schleifen könne man darauf jedoch nur Hartmetall. Die Ewamatic Line dagegen schleift PKD sogar vollautomatisch.

Der Ewag-Chef charakterisiert die Maschine als flexibel und präzise. „Das sind ihre großen Stärken“, sagt er. Der modulare Aufbau erlaube es, sie an die Wünsche und Bedürfnisse der Kunden anzupassen. Je nach Einsatzbereich ist sie als 4-, 5- oder 6-Achsen-Anlage zu haben. Der Kunde hat die Wahl zwischen einer Monospindel und einem sternförmigen Schleifkopf mit bis zu sechs Spindeln und zwölf Schleifscheiben. Stehen Diamantwerkzeuge auf dem Produktionsplan, so bestückt der Maschinenbauer ein oder zwei Spindeln mit einer Erodiereinheit, und statt Öl kühlt ein Dielektrikum auf Wasserbasis die Werkstücke.

Die Schweizer, seit Anfang 2000 Mitglied der Hamburger Schleifring-Gruppe, betrachten sich als Pioniere im Bereich der PKD-Bearbeitung. Bereits 1973 baute Ewag eine Maschine, mit der sich Diamant schleifen ließ. Die Schwierigkeit beim Schleifen von PKD besteht darin, dass kein definierter Abtrag möglich ist. Folge: Der Prozess muss immer wieder unterbrochen werden, um das aktuelle Maß zu ermitteln. Dieses iterative Herantasten ans Fertigmaß ist aufwendig und kostet viel Zeit. Zudem muss die Schleifscheibe mit einer definierten Kraft aufs Werkstück gedrückt werden. Diese Anpresskraft liegt zwischen 5 und 400 N, je nach dem, ob ein Radius, eine Schneidkante oder eine Fläche geschliffen werden. Auch die Eingriffsbreite der Schleifscheibe und das Material spielen eine wesentliche Rolle. „Wir schleifen daher mit Druckmessung und haben diese Parameter auch in unserer Software berücksichtigt“, erläutert Floessel. Schwierig ist das Schleifen von PKD auch, weil Diamant Diamant bearbeitet. Die eingesetzten Schleifmittel stumpfen nach kurzer Zeit ab. Um die Schleifscheibe schnittig zu halten, muss ihre Oberfläche häufig regeneriert und von Zeit zu Zeit abgerichtet werden. Dieser Schärfvorgang führt jedoch zu einem hohen Verschleiß. „Um den Schleifaufwand so gering wie möglich zu halten, erodieren wir die Rohlinge zunächst“, erläutert Floessel. „Mit dem Erodieren erreichen wir außerdem höhere Abtragsraten, und vor allem können wir definiert abtragen.“

Dennoch kann aufs Schleifen nicht ganz verzichtet werden. „Beim Erodieren wird die Oberflächen-Randzone der Werkzeugschneide geschädigt. Diese drei bis vier Hundertstel Millimeter dicke Schicht müssen wir schleifen. Sonst nimmt die Standzeit des Tools deutlich ab“, begründet der Diplom-Ingenieur den aufwendigen Prozess. Darüber hinaus biete das Schleifen besonders bei rotationssymmetrischen Werkzeugen einfach eine höhere Genauigkeit. Sie liegt im Bereich von ±2 µm.

Zwischen 1993 und 1999 gingen gut 200 Einheiten der Ur-Ewamatic an Werkzeug-Hersteller und -Instandhalter in aller Welt; danach kam die zweite, komplett überarbeitete Generation auf den Markt. Sie heißt Ewamatic Line und wurde bis heute über 100-mal ausgeliefert. Das komplett neue Design verbessert die Bedienfreundlichkeit und den Zugang zum Arbeitsraum. Digitale Achsantriebe ermöglichen rund 10 % höhere Verfahr- und Oszillationsgeschwindigkeiten. Und weil statt des Schleifkopfes nun das Werkstück oszilliert, ist die bewegte Masse viel kleiner.

Auch in Sachen Automatisierung ist die Weiterentwicklung ein echter Fortschritt. Eine zentrale Rolle spielt dabei für den Ewag-Chef „die Kombination von Belade-Einheit und den integrierten Systemen zum Abrichten der Schleifscheiben und zum dreidimensionalen Vermessen der Werkstücke im Arbeitsraum. Dadurch entsteht ein hohes Maß an Autonomie“. Die gehe so weit, dass die Maschine am Wochenende schon mal eine mannlose 72-h-Schicht absolvieren könne. Um die Nebenzeiten zu verkürzen und die Bedienung zu vereinfachen, überarbeiteten die Konstrukteure die automatische Beschickung und änderten ihre Position. Maschine und Belade-System haben nun eine gemeinsame Bedienseite, und beide Anlagen werden von derselben Steuerung aus bedient. „Alles zusammen hat die Beladezeit um rund 30 Prozent verkürzt“, beziffert Floessel das Ergebnis der Änderungen. Bei der CNC-Steuerung setzen die Schweizer auf die Num 1050. Die von Ewag selbst entwickelte Software enthält Hilfsprogramme, die das Programmieren für den Anwender vereinfachen sollen. Zusätzlich überwacht die Steuerung den Bearbeitungsprozess. Hierfür greift sie unter anderem auf Daten zurück, die die 3D-Mess-Einheit ermittelt. Floessel nennt ein Beispiel: „Nach jedem Abrichtvorgang vermisst das System das erste bearbeitete Werkstück und entscheidet dann, ob eine Kompensation erforderlich ist.“ Das Mess-System dient jedoch nicht nur der Endmessung und damit der Kontrolle der fertigen Tools. Es wird auch zur Vorausmessung der Rohlinge eingesetzt. Diese sei jedoch nur einmal nötig und erspare so gegenüber dem rein iterativen Vorgehen einige Zwischenmessungen.

War die Ur-Ewamatic vor allem für das Bearbeiten von Wendeschneidplatten ausgelegt, so bietet das Nachfolgemodell mehr Möglichkeiten, rotationssymmetrische Tools zu fertigen. Allerdings lag die maximale Werkstücklänge anfangs bei rund 150 mm – weiter ließ sich der Teilapparat nicht zurückfahren, ohne mit den Lagern der Neigeachse des Bearbeitungskopfes zu kollidieren. Seit der Fachmesse Emo 2001 in Hannover bieten die Eidgenossen eine Lösung an, die eine maximale Werkstücklänge von 350 mm erlaubt: Ein überarbeiteter Schleifkopf, stabiler ausgebildet und mit einer geänderten Lagerung, schafft den nötigen Freiraum.

Fünf Maschinen dieser Ausführung sind mittlerweile bei Kunden im Einsatz, eine davon bei der Mapal WWS GmbH. Die Pforzheimer stellen Sonder- und Spezialwerkzeuge ab Losgröße 1 her. Geschäftsführer Werner Stief ist von seinen Ewamatic – drei Maschinen der ersten Generation und eine Line – überzeugt. „Obwohl wir uns ständig über Neuheiten informieren, haben wir noch keine andere Maschine gefunden, auf der wir PKD in einer Aufspannung erodieren und schleifen können.“ Bis vor kurzem kritisierte er jedoch den geringen Verfahrweg des Teilapparats. „Unsere Werkzeuge sind bis zu 270 mm lang“, beschreibt Stief sein ehemaliges Problem, „deshalb war der neue Schleifkopf für uns wichtig“. Von Bedeutung sei beim PKD-Schleifen aber auch die richtige Schleifscheibe. Bei ihm kommen nur noch keramisch gebundene Scheiben zum Einsatz, weil die dreimal so lange Biss haben wie metallisch gebundene, ehe sie regeneriert werden müssen.

Zur optionalen Ausstattung der Ewamatic Line gehören neben verschiedenen Spannstationen und Teilapparaten auch ein Palettenstapler und eine Ultraschallreinigungsanlage, eine Kühlmittelanlage mit wählbarem Filtersystem oder eine Ölnebelabsaugung. Im Zubehörbereich kündigt Klaus Floessel noch einige Ergänzungen an. Und eine neue, komplett bei Ewag entwickelte Software wird auch kommen. Sie soll besonders bedienerfreundlich sein. „Ansonsten glauben wir jedoch, mit der Line für die nächsten drei bis fünf Jahre gut gerüstet zu sein“, sagt er und lächelt zufrieden.

Verfahrwege

Querachse X 360 mmZustellachse Z 240 mmHöhenverstellung Y 240 mmSchwenkachse B ±120°

Eilgang

Querachse X 10 m/minZustellachse Z 10 m/minHöhenverstellung Y 10 m/minSchwenkachse B 6500°/min

Schleifkopf Multi mit Neigeachse

Verfahrweg -15°/+25°Eilgang 1500°/min

Gewicht

Maschine 4000 kgRoboter 550 kg

Platzbedarf

Maschine (mm)3300 x 1500 x 2800Roboter (mm)1230 x 1150 x 2200

Spannvarianten

W20, W25, ISO 40, HSKund Hydrodehnspannfutter

Optionale Ausstattung

Mono-Schleifkopf mit oder ohne Neigeachse

Multi-Schleifkopf mit bis zu sechs Spindeln mit oder ohne Neigeachse

Spindelantrieb mit einer Leistung von 4 kW oder 7,5 kW, Drehzahl regelbar von 200 bis 7800 min-1

Spannstationen und Teilapparate in Standard- oder kundenspezifischer Ausführung

Automatisches Erodieren und Schleifen von PKD- und PKB-Tools

Automatisches Regenerieren und Abrichten von Diamantschleifscheiben

Im Arbeitsraum integrierte Messeinheit prüft automatisch die Qualität der Tools

Die Steuerung überwacht im Zusammenspiel mit der Messeinheit den Prozess und den Scheibenverschleiß

Bis 350 mm lange rotationssymmetrische Tools lassen sich bearbeiten

Hohe Präzision bei rotationssymmetrischen Werkzeugen

Mannlose Schichten bis zu 72 h