Pro Stunde bis zu 30 000 Werkstücke bearbeitet

Maschinen und Anlagen zur Oberflächenbearbeitung gibt es am Markt viele, und manche davon bewältigen beim Schleifen und Entgraten auch große Volumina. Doch beim Fräsen, oder wenn bei Blechteilen in sehr großen Stückzahlen mehr als nur ein Grat abgetragen werden soll, erreichen alle ihre Grenzen, weil Stabilität oder Kraft der Aggregate nicht ausreichen. Nicht so die lineare Hochleistungs-Bearbeitungsmaschine der Schweizer Surfinsys AG, Lichtensteig, die ein neues Konzept zum Schleifen, Entgraten und Fräsen bietet.

„Dank einer neuartigen Rahmen- und Antriebskonzeption sowie starken Motoren bearbeitet die Maschine bis zu 30 000 Teile pro Stunde beidseitig“, erläutert Geschäftsführer Kurt Köppel. „Der modulare Aufbau unterstützt gezielt kundenspezifische Varianten.“ Dass auch das Fräsen möglich ist, liegt an zwei Faktoren: Das neue Rahmenkonzept sorgt für hohe Stabilität und Steifigkeit, und die ungewöhnliche Trennung von Nass- und Trockenbereich erlaubt den Einsatz starker Motoren mit jeweils bis zu 7,5 kW. Damit lassen sich beispielsweise pro Stunde 20 000 Kleinteile von 20 mm x 25 mm x 2 mm für Sicherheitsgurte beidseitig bearbeiten. Ein anderer Kunde bearbeitet 370 mm x 400 mm große Blechteile. Das für Materialdicken von 0,8 bis 25 mm ausgelegte System wurde bereits bei Anwendungen für Automobile, Büromaschinen, Textilmaschinen sowie die Gebäudetechnik erfolgreich eingesetzt.

Im Zentrum der Maschine stehen bis zu sechs Aggregate mit Planetenköpfen, in die – je nach Bearbeitungsziel – Bürsten, Schleifscheiben oder Fräswerkzeuge eingesetzt werden können. Die Drehzahlen sowohl der Werkzeuge als auch der Planetenköpfe lassen sich individuell und unabhängig voneinander einstellen. Sie können als mit- oder gegenlaufende Bewegungen Drehzahlen bis zu 4500 min-1 erreichen. Alle vier je Planetenkopf einsetzbaren Bürstwerkzeuge besitzen einen Durchmesser von 190 mm. „Gegenüber den üblichen 150 Millimetern ergibt sich die doppelte Bearbeitungsfläche“, betont Köppel.

Durchgeführt werden die Teile auf einem standardmäßig 300 mm breiten, bei Bedarf auf 380 mm erweiterbaren Transportband. Ein optionales Wende- und Rückführsystem ermöglicht das beidseitige Bearbeiten bei Werkstückdurchmessern bis 140 mm. Beim Entgraten lässt sich das Band mit bis zu 20 m/min fahren. Eingebaut werden wahlweise luftgekühlte 3-kW-Motoren oder wassergekühlte 7,5-kW-Motoren. Der Antrieb erfolgt direkt über die Motorenwelle. „Möglich ist dies, weil sich die Motoren über den jeweiligen Planetenköpfen im Trockenbereich der Maschine befinden“, erläutert Köppel. „Dies wiederum war zu realisieren, weil wir den Nassbereich horizontal vom Trockenbereich getrennt haben – ein Novum in der Maschinenkonzeption.“

Das kraftvolle, stabile Arbeiten erforderte ein neues Rahmenkonzept. Bei herkömmlichen C-Rahmen-Konstruktionen bleiben die Teile ab einer bestimmten Kraftausübung auf das Teil nicht mehr parallel, da sich die C-Konstruktion mit zunehmender Kraftausübung öffnet. Die C-Konstruktion ermöglicht jedoch den einfachen Zugriff auf das Transportband, falls es gewechselt werden muss.

Bei Surfinsys wird der offene Rahmen mit einem Bügel geschlossen und mit 12 kN über Federpakete verspannt. So hält er hohen Belastungen stand. „In Verbindung mit den senkrecht angeordneten Motoren lassen sich hohe Kräfte auf das Teil ausüben, ohne dass die Endqualität leidet“, merkt Köppel an. „Die Parallelität der Oberflächen ist sichergestellt, auch wenn durch den Einsatz von Fräswerkzeugen mehr Material abgetragen wird.“

Im Einsatz bei Kunden hat sich das Konzept bei einer Maschine mit vier Aggregaten bewährt. Dort ermöglicht der modulare Aufbau die Prozessschritte Fräsen, Schleifen, Oberflächen einebnen, Kanten vom Sekundärgrat befreien sowie Oberflächen verrunden. Alle Schritte erfolgen im Durchlaufverfahren mit 3 m/min. Pro Stunde lassen sich so 4000 Teile bearbeiten. Es handelt sich dabei um Scheiben, die nach dem Stanzen auf einer Seite einen aggressiven, scharfen Grat aufweisen. Die Aushärtung infolge der Umformung steigert die Aggressivität des Materials zusätzlich. Die Bearbeitung mittels Dreh- oder Fräsprozess scheiterte bislang an der geforderten Menge und der erforderlichen Einzelaufspannung. Herkömmliches Schleifen kam aufgrund des hohen Verschleißes der Schleifscheiben und der ungezielten Verrundung nicht in Frage.

Die Scheiben werden mit der Gratseite nach oben in die Maschine eingelegt. Eine automatische Zuführeinheit sorgt für einen lückenlosen Nachschub. Die integrierte Vision- Teileerkennung erkennt mittels Laser den Teiletyp. Die Höhe des Werkstücks wird gemessen, und die referenzierten Werkzeuge fahren auf die korrekte Höhe herab. Sind die optimierten Einstellwerte erreicht, werden sie mit der Teach-Funktion abgespeichert. Mit den gespeicherten Werten regelt die Anlage bei künftigen Aufträgen bei Bedarf nach.

In der ersten Station wird ein Großteil des vorstehenden Materials abgefräst. Den verbleibenden Wulst von 0,05 bis 0,1 mm Dicke entfernen Topfscheiben in der zweiten Station. Durch die individuelle Geschwindigkeitsregulierung von Schleifspindeln und Planetenantrieb lässt sich der Bearbeitungsprozess optimal einstellen. Der Abrieb an den Scheiben hält sich in Grenzen, die Standzeiten bleiben akzeptabel. In den beiden folgenden Stationen werden die Oberflächen eingeebnet, Sekundärgrate entfernt sowie die Kanten gleichmäßig und gezielt verrundet. In den Bearbeitungsstufen drei und vier setzt der Kunde weiche Werkzeuge ein, die kaum noch Material abtragen. Es geht hier vielmehr um die Verbesserung der Oberfläche und die sichere Entfernung des Sekundärgrates. Nachgelagerte Prozesse wie Waschen, Trocknen und Abfüllen sorgen dafür, dass die fertigen Teile in Transportbehälter abgefüllt und für den Versand bereitgestellt werden können.

Jürgen Fürst Fachjournalist in Fellbach

Offener Rahmen wird mittels Bügel geschlossen