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Thomas Wegscheider, Leiter Cutting Solution FD bei DMG Mori, und Heiko Hartmann, Sales Manager DMG Mori Precision Grinding Europe, sind sich einig: Die Frage, welche Maschine für das Schleifen von Bauteilen die richtige ist, lässt sich nicht in zwei Sätzen beantworten. Beide kennen sich mit dem Verfahren aus, wissen um die Ausgangssituation in der Industrie und unterstützen bei der Kaufentscheidung. Denn Fachkräftemangel, Probleme in der Lieferkette und Konjunkturschwankungen durch geopolitische Entwicklungen führen derzeit zu einer Gemengelage, in der jede Investition auf den Prüfstand kommt. Es tauchen Fragen auf: Sind alle Maschinen vorhanden, um einen Auftrag langfristig annehmen zu können? Ist damit eine wirtschaftliche Bearbeitung möglich? Sind die Anlagen universell genug, um am Ende einer Großserie damit auch weitere Aufträge bearbeiten zu können? Wo können wir automatisieren, um noch effizienter zu werden und dem Fachkräftemangel zu begegnen?
Drehen, Fräsen und Schleifen in einer Anlage
Früher waren für die drei Bearbeitungsschritte Fräsen, Drehen und Schleifen drei Maschinen nötig. Heute lassen sich diese Dank Fräs-Drehmaschinen mit integrierter Schleiftechnologie (FDS) sowie Dreh-Fräs-Komplettbearbeitungszentren (CTX TC Serie) auf nur einer Anlage komplett fertig bearbeiten. Damit reduzieren sich die Durchlaufzeiten der Werkstücke, bedingt durch weniger Liege- und Rüstzeiten. Der Wegfall von Umspannvorgängen von einer Maschine zur nächsten erhöht die Genauigkeit und Qualität der Werkstücke. Das Risiko der Bauteilbeschädigung durch mehrfaches Umspannen wird drastisch reduziert. Das 5-Achs-Maschinenkonzept ermöglicht das Positionieren der Schleifscheiben mit unterschiedlichsten Winkeln am Werkstück. Das eröffnet neue Bearbeitungsoptionen.
Bei der Bearbeitung von bereits gehärteten Bauteilen kann das Schleifaufmaß beispielsweise durch Hartdrehen auf ein Minimum reduziert werden, was sich in einer Reduzierung der Bearbeitungszeit bemerkbar macht. Zudem sind FDS Maschinen äußerst flexibel, da wahlweise auch nur gefräst, gedreht oder geschliffen werden kann – es muss nicht immer eine Komplettbearbeitung sein. Das bietet Anwendern künftig eine hohe Flexibilität.
Schleifen und Abrichten werden über eigens entwickelte Zyklen programmiert. Bestehende Zyklen-Masken und die visuelle Unterstützung erleichtern dem Maschinenbediener an Fräs-Dreh- oder Dreh- Fräsmaschinen das Programmieren an der Maschinensteuerung. Der Kühlschmierstoff wird durch den Einsatz von Zyklon-Filteranlagen zuverlässig gereinigt. Der Schutz des Maschinenbedieners wird durch die hohe Rückhaltefähigkeit der Maschinenkabine, die Überwachung der maximal zulässigen Schnittgeschwindigkeiten sowie des realen Durchmessers der Schleifscheibe gewährleistet. Mit Fräs-Drehmaschinen mit integrierter Schleiftechnologie (FDS) sowie Dreh-Fräs-Komplettbearbeitungszentren lässt sich also ein Großteil der Schleifanforderungen abdecken.
Genau ist oft nicht genau genug
„Wer heute Frästeile zusätzlich drehen und schleifen muss, kommt ohne aufwendige Umspannprozesse aus und profitiert von Prozessintegration“, erklärt Thomas Wegscheider. Fräs-Drehmaschinen sowie Dreh-Fräsmaschinen erfordern eine höhere Sicherheitstechnik. Die Drehzahl der Spindel wird überwacht und je nach Schleifscheibendurchmesser, welcher vor dem Einwechseln in die Spindel vermessen wird, auf die maximal zulässige Drehzahl begrenzt. Zudem sind beide Maschinen im Standard mit Sicherheitsscheiben ausgestattet.
Aufgrund des Verschleißes an der Schleifscheibe sind solche Fräs-Drehmaschinen mit Körperschallsensoren ausgerüstet. Sie erkennen den ersten Kontakt zwischen der Schleifscheibe und dem Bauteil, überprüfen den Scheibenverschleiß und kompensieren diesen. Mit der Prozessintegration „Schleifen“ lassen sich beim Innen-, Außen- und Planschleifen Oberflächengüten von 0,4 Ra erzielen. Schleifzyklen für Innen-, Außen- und Planschleifen sowie Abrichtzyklen helfen dem Bediener, dialoggeführt ohne NC-Programmierung die Bauteile zu bearbeiten. Genau wie bei den Fräs-Drehmaschinen ist die Prozessintegration „Schleifen“ auch für die Dreh-Fräsmaschinen verfügbar. Diese Maschinen verfügen über dieselben Maßnahmen und erreichen die gleichen Oberflächengenauigkeiten ( 0,4 μm) und Rundheitswerte ( 5 μm).
Um im High-End Bereich den , immer höheren Anforderungen der Form- und Lagetoleranzen gerecht zu werden, geht kein Weg an einer reinen Schleifmaschine vorbei. Um auch bei diesen Genauigkeitsanforderungen eine möglichst große Vielfalt an unterschiedlichsten Schleifoptionen zu gewährleisten, werden diese Maschinen vertikal oder horizontal ausgeführt. Reine Schleifmaschinen wie die Vertikale CVG Serie erreichen Oberflächengüten von bis zu Ra 0,05 und Rundheitswerte von bis zu 0,6 μm und damit höchste Fertigungsgenauigkeiten. Heiko Hartmann erklärt: „Durch die Prozessintegrierung, das Schleifen von Innen-, Außen- Kegel-, und Planflächen in einer Aufspannung, können mit diesen Maschinen höchste Form- und Lagetoleranzen erzielt werden. Da in der Regel Bauteile nach der Weichbearbeitung nochmal einen Härteprozess durchfahren, ist es oft die bessere Lösung, den Prozess zu splitten und den nachfolgenden Schleifprozess auf einer reinen Schleifmaschine durchzuführen. Die richtige Maschine dafür ist die Vertical Mate oder CVG Serie.“
Die CVG ermöglicht mit ihren zwei Schleifspindeln, einer „vollen“ B- und C-Achse, alle erforderlichen Schleifprozesse – darunter auch das Kegel-, Kontur-, und Unrundschleifen oder auch das Schleifen von Nockenkonturen. Die Anlagen verfügen im Standard über eine Kontakterkennung der Schleifscheibe zum Bauteil. Der Schleifscheiben-Werkzeugwechsler ist an diesen Maschinen mit HSK-Schnittstelle ausgestattet und ebenfalls Standard.
Perfekter Schliff auf kleinstem Bauraum
Bei der Tyrolit Group, einem Hersteller verschiedener Diamantwerkzeuge, waren die Verantwortlichen auf der Suche nach einer Anlage, die trotz beengter
Platzverhältnisse ein Maximum an Funktionalität auf möglichst kleinem Bauraum bietet. Die Entscheidung fiel auf eine DMC 80 FD Duoblock, in die auch das Schleifen integriert ist. Das Unternehmen ersetzte über das Bearbeitungszentrum mit integriertem Schleifen drei seiner Maschinen und verkürzte durch den Wegfall der Umspannprozesse massiv die Durchlaufzeiten.
Die Bauteilqualitäten werden über einen Messtaster gewährleistet. Dieser befindet sich als separate Messeinheit auf der X-Achse und prüft in Postprozessmessung, ob die geforderte Toleranz erreicht wurde. Das Schleifwerkzeug, das diese Toleranz erreichen soll, muss dazu nicht gewechselt werden, und verbleibt in der Spindel. Falls der Toleranzwert noch nicht erzielt wurde, kann direkt nach dem Messen der Durchmesser weiterbearbeitet werden, um die zu erzielende Toleranz zu erreichen. Dadurch werden höchste Genauigkeiten gewährleistet. Optional können diese Maschinen mit einem Palettenwechsler ausgestattet werden, um die langen Rüstzeiten erheblich zu reduzieren.
Etwa 75 % aller in den letzten zwei Jahren verkauften Maschinen bei DMG sind mit Automation ausgestattet und Turnkey-Lösungen. Automationslösungen wie Roboter-Automationen können individuell auf Kundenanforderung realisiert werden.
Bauteilanforderung entscheidet über die Maschinenauswahl
Allein das verdeutliche, wie wichtig Gespräche mit dem Kunden seien. Hartmann erklärt: „Ohne die exakten Bauteilanforderungen mit einem Blick auf Form-Lage Toleranzen und auf das Fertigungskonzept lassen sich kaum belastbare Aussagen beispielsweise darüber treffen,
wie geometrisch komplex ein Bauteil ist?
welche Bauteilgenauigkeit erforderlich ist?
wie groß und schwer das Bauteil ist?
mit welchem spanenden Verfahren die Hauptbearbeitung erfolgt?
ob die Bauteile nach der Weichbearbeitung einen Härteprozess durchlaufen?
wie groß ist die Serie ist?
und wie viele Bediener für die Fertigung zur Verfügung stehen?
„Wenn wir diese Informationen haben, finden wir bei DMG Mori in der Regel immer die wirtschaftlichste Maschinenlösung“, ergänzt Wegscheider seinen Kollegen. Neben all den Fragen dürfe man auch die Schleifaufgabe und damit das Schleifverfahren nicht vergessen. Alles Themen, die entscheidungsrelevant sein können, aber nicht müssen, weshalb Hartmann und Wegscheider immer im Austausch mit den Anwendern stehen.
