Koordinatenschleifen

Fräs-Schleif-Zentrum ist produktiver als Spezialanlagen und dennoch präzise

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Nachdem die Produktivität der eingesetzten Anlagen nicht mehr ausreichte, erweiterte Koordinatenschleifspezialist Fix seinen Maschinenpark um ein Fräs-Schleif-Zentrum von Röders. Die Maschine des Typs RXU eignet sich sowohl zum Koordinatenschleifen als auch zum HSC-Hartfräsen.

Klaus Vollrath
Fachautor in Aarwangen/Schweiz

„Uns Schleifern wird nachgesagt, dass wir auf Genauigkeit geradezu versessen sind“, sagt Dominik Fix. Und das stimme auch, gesteht der Geschäftsführer von Fix Koordinatenschleiftechnik im baden-württembergischen Eschbronn-Locherhof. Das familiengeführte, mittelständische Unternehmen ist spezialisiert auf die Präzisions-Schleifbearbeitung von Werkstücken, Werkzeugen und Vorrichtungen für industrielle Abnehmer aus den unterschiedlichsten Branchen. Der Kundenkreis reicht vom Maschinenbau über die Hersteller und Anwender von Stanz- und Spritzgießwerkzeugen bis zur Lebensmittelverarbeitung, der Automobilindustrie oder die Luft- und Raumfahrttechnik. Schwerpunkt der Aktivitäten ist das Koordinatenschleifen, wofür insgesamt acht Maschinen im Einsatz sind. Darüber hinaus werden auch Anlagen für das Flachschleifen sowie das Innen- und Außenrundschleifen genutzt.

Bei vielen der Werkstücke handelt es sich um Komponenten für komplexe Spritzgieß-, Schneid-, Stanz- oder Folgeverbundwerkzeuge, die bereits eine aufwendige Prozesskette durchlaufen haben und deshalb oft einen fünf- , sechs- oder gar siebenstelligen Wert repräsentieren. Das Koordinatenschleifen gehört als letzter und entscheidender Schritt zu den diffizilsten Aufgaben entlang der Prozesskette. Die Qualität der erzeugten Passungen ist oft entscheidend für die Funktionssicherheit und die Standzeit der bearbeiteten Bauteile. Schon ein einziger Fehler kann große Werte vernichten.

Anforderungen an der Grenze des Machbaren

„Für etliche der bearbeiteten Werkstücke erhalten wir Vorgaben, die selbst einem gestandenen Feinmechaniker graue Haare wachsen lassen würden“, ergänzt Dominiks Vater Herbert Fix. Er verweist auf ein Stanzwerkzeug für Lebensmittelverpackungen, dessen Schnittkante in etwa einem Kreis mit einem Durchmesser von rund 300 mm entspricht, der allerdings eine freigeformte Ausbuchtung aufweist. Für diesen Stempel sowie die Matrize fordert der Kunde eine Schnittspaltbreite von maximal 1 µm. Das entspricht einer maximal zulässigen Konturabweichung von ±0,5 µm. Der eingesetzte Stahl ist bei einer Härte von 72 HRC zu bearbeiten.

Derart hohe Vorgaben an die Präzision – aber auch an die zu erreichende Oberflächengüte – sind nur noch zu erfüllen, wenn nicht nur die verwendete Maschine höchsten Genauigkeitsanforderungen entspricht, sondern auch die Temperatur sowohl der Teile als auch der gesamten Werkstatt hochstabil gehalten wird.

Bei den Aufträgen finden sich schon mal Festlegungen, die weder in Normen stehen noch messtechnisch dokumentierbar sind. So gibt es im Zusammenhang mit Passungen Kundenvorgaben wie „leichtgängig“, „schiebend“, „saugend“ oder „leicht klopfend“. Werden diese nicht eingehalten, sind Reklamationen vorprogrammiert. Dabei handelt es sich beileibe nicht um Willkür, sondern um das Ergebnis von Praxiserfahrungen der Kunden aus dem Produktionseinsatz.

„Bis vor zwei Jahren haben wir deshalb ausschließlich auf die Maschinen eines Schweizer Herstellers gesetzt“, verrät Fix Junior. Von diesen Anlagen sind im Familienbetrieb sieben Stück im Einsatz. Dank deren Präzision, Robustheit und Zuverlässigkeit konnte man bislang sämtliche Kundenanforderungen erfüllen. Doch die Produktivität ließ in manchen Anwendungsbereichen noch Wünsche offen.

Von der Konstruktion her sind die im Hause vorhandenen Anlagen auf Schleifbearbeitungen ausgelegt. Ihre maximale Präzision erreichen sie jedoch nur dann, wenn der aufwendige, mit Z-, C- und U-Achse ausgestattete Planetenkopf fest in einer Position verharren kann. In diesem Arbeitsmodus ist jedoch die Flexibilität begrenzt. Insbesondere bei nicht runden Konturen muss der Kopf über die Achsen X und Y mit ihren geschabten Gleitführungen verfahren werden. Und das geht zulasten der Genauigkeit sowie der Arbeitsgeschwindigkeit. Zudem kann in diesem Arbeitsmodus die Zirkular-Schleifstrategie nicht eingesetzt werden. Auch eignen sich die Anlagen aufgrund ihrer – verglichen mit einer Fräsmaschine – recht geringen Steifigkeit von Gestell und Spindel, nicht oder nur bedingt fürs Hartfräsen. Hinzu kommt, dass Koordinatenschleifmaschinen auch preislich sehr hoch angesiedelt.

Fräs-Schleif-Zentrum ist präzise und produktiv

„Aus diesen Gründen haben wir uns bei der Beschaffung unserer achten Anlage zum Koordinatenschleifen erstmals für das Bearbeitungszentrum RXU 1400 von Röders entschieden“, sagt Herbert Fix. Diese besonders mit Blick auf hohe Zerspanungsleistung und damit Produktivität bei zugleich hoher Präzision entwickelte Anlage ist für Genauigkeiten bis an den Sub-µm-Bereich ausgelegt und arbeitet mit den für Fräszentren üblichen drei – bei Ausführungen mit Dreh-Schwenktisch mit fünf – numerisch gesteuerten Achsen. Die mit vier Führungsschienen extrem steif konstruierte Z-Achse ermöglicht hohe Bearbeitungskräfte und damit Zerspanungsleistungen bei der Schruppbearbeitung. Beim Schlichten gewährleisten die hochauflösenden Stahlmaßstäbe sowie eine außergewöhnlich hohe Regelungsfrequenz von 32 kHz höchste Präzision. Somit sei es auch bezüglich der erreichbaren Genauigkeit egal, ob Bohrungen oder Konturen bearbeitet würden, da stets in Interpolation gefahren werde, ergänzt Fix.

Steuerung unterstützt beim Fräsen und Schleifen

Die von Röders entwickelte und optimierte Steuerung unterstützt den Anwender sowohl beim Fräsen als auch beim Koordinatenschleifen. Bei letzterem ist sowohl Langsamhub- als auch Schnellhubschleifen möglich. Nach erfolgreicher Durchführung von Probebearbeitungen im Herstellerwerk konnte die neue Maschine Anfang 2017 in Betrieb genommen werden.

„Nach jetzt anderthalb Jahren Einsatz kann ich feststellen, dass unsere Erwartungen in vollem Umfang erfüllt wurden“, freut sich Dominik Fix. Die Mehrfacheignung der Anlage fürs Fräsen, Schleifen und Messen in ein und derselben Aufspannung sei ein echter Gewinn, weil dadurch gegenüber dem früher erforderlichen Abspannen sowie erneutem Aufspannen und Einrichten auf verschiedenen Anlagen erheblich Zeit eingespart werde. Ein weiterer wichtiger Vorteil liege darin, dass man jederzeit frei wählen könne, ob man eine bestimmte Bearbeitung mittels Fräsen oder Schleifen durchführen wolle. So könne er sich stets für die wirtschaftlich günstigste Alternative entscheiden.

Auch der zusätzliche Freiheitsgrad bezüglich Schleifbearbeitungen bei großen Durchmessern mache sich bemerkbar. So benötigten die bisherigen Anlagen für eine bestimmte Rundschleifbearbeitung mit Durchmessern bis zu 400 mm im Schnellhubverfahren rund 2,5 h. Der gleiche Arbeitsgang dauert auf der Röders-Maschine dank Helixschleiftechnik nur 15 min. Das entspricht einem Zehntel der bisher benötigten Maschinenzeit. Ein weiterer wichtiger Vorteil sei aus seiner Sicht die Messtechnik, sagt Fix Junior. Sie gestatte es, das Bauteil vor, während und nach der Bearbeitung hochgenau zu vermessen sowie ein Messprotokoll auszuwerfen, das dem Kunden sofort mitgegeben werden kann.

Besonders zufrieden ist Fix auch über die größeren Abmessungen, die sich mit der Röders RXU bearbeiten lassen. Dank der Arbeitsraumfläche von 1400 mm x 1050 mm verfüge man nach seinem Kenntnisstand über die derzeit größte Koordinatenschleifmaschine. Die Anlage habe sich als perfekte Ergänzung des vorhandenen Maschinenparks erwiesen, so dass man den Kunden eine insgesamt größere Bandbreite an Leistungen bei zugleich höherer Flexibilität und dadurch kürzer Reaktionszeit anbieten könne.

Leicht zu handhaben

„Wir waren auch sehr angetan von der Tatsache, dass unsere Schleifer sich sehr schnell mit der Software der Röders-Steuerung anfreunden konnten“, erinnert sich Herbert Fix. Schleifen und Fräsen seien zwei sehr unterschiedliche Gedankenwelten, und es gebe viele gute Mitarbeiter, die sich mit der jeweils anderen Technologie schwertun.

Dank der leichten und intuitiven Bedienbarkeit der Software unter dem Windows-Betriebssystem hätte sich der Übergang bei den Mitarbeitern erfreulich leicht vollziehen lassen. Hilfreich sei auch die in der Steuerung integrierte 2D-CAM-Software, die es ermögliche, die NC-Programmierung ohne Umwege direkt aus den eingelesenen Daten zu erstellen. Die Mitarbeiter könnten so die benötigten NC-Programme selbst erzeugen. Eine Arbeitsvorbereitung sei nicht erforderlich.

Als einen besonderen Pluspunkt bei Röders hebt Fix auch den Service hervor. Dies betreffe nicht nur die Reaktionsgeschwindigkeit, sondern auch Qualifikation und Motivation der Mitarbeiter, die zu 100 % hinter ihrer Technologie stünden.

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