Viele Produkte des täglichen Lebens unterliegen – sichtbar oder unter der Haube – einer permanenten Schrumpfkur. Damit die Produktionstechnik die Ideen der Entwickler realisieren kann, werden Werkzeuge auf Minimalradien verkleinert und Bearbeitungsmaschinen auf kürzeste Verfahrwege und höchste Präzision getrimmt. „Summiert man dazu noch die unterschiedlichen Werkstoffe und deren Anforderungen, kommen herkömmliche Herangehensweisen an die Zerspanung schnell an ihre Grenzen“, sagt Markus Reissig, Geschäftsführer der Citizen Machinery Europe GmbH.
Die Drehmaschinenkonzepte des japanischen Herstellers mit Deutschland-Zentrale in Esslingen bieten ein gutes Maß an „Luft nach oben“ in Sachen Genauigkeit und Reproduzierbarkeit. Und wo das nicht ausreicht, hilft eine Hybridtechnologie, die Präzisionsdrehen und Lasertechnik verbindet.
Von jeher Hochburg für Mikrozerspanungsspezialisten ist die Uhrenindustrie. Dort sind Zahnräder und Schräubchen essentielle Bauteile, bei deren Dimensionen sich nur Könner an die Maschine trauen. Doch auch in der Medizintechnik hält die Miniaturisierung stetig Einzug: Minimalinvasive Eingriffe gehören inzwischen zum Standard im OP, weshalb viele medizinische Werkzeuge immer weiter schrumpfen.
Was nicht schrumpft, sind hingegen die Anforderungen durch strenge Standards bei der Entwicklung und Produktion der eingesetzten Arbeitsmittel. Beste Qualität in höchster Reproduzierbarkeit ist gefragt. „Dazu gehört zum Beispiel auch die Spankontrolle beim Drehen, die nirgendwo wichtiger ist als in der Mikrozerspanung“, betont Markus Reissig. Dies sei einer der Gründe, weshalb Citizen auch bei Hochpräzisionsmaschinen auf sein LFV-Verfahren setzt. Beim „Low frequency vibration cutting“ erzeugen die Antriebe der bearbeitenden Achsen oszillierende Bewegungen in X- oder Z-Richtung, die mit der Spindeldrehzahl synchronisiert werden. Während einer Spindelumdrehung gibt es Richtungsänderungen der bewegten Achse. Durch diese entstehen sogenannte Air-cuts, die die Späne definiert brechen. Wie lang die Späne sein sollen, lässt sich durch verändern der Frequenz einfach bestimmen.
Drei Modi für kontrollierten Spanbruch
In drei LFV-Modi kann der Anwender die Spanbildung entsprechend der jeweiligen Anforderungen beeinflussen. Sind besonders feine Späne gewünscht, greift Modus 1. Er gibt die Anzahl der Vibrationen in einer Spindelumdrehung an. Bei Modus 2 wird die Anzahl der Spindelumdrehungen pro Vibration angegeben, etwa, wenn hohe Umfangsgeschwindigkeiten für die Fein- oder Tiefenbearbeitung mit schmalem Durchmesser verlangt sind. Und Modus 3 bricht die Späne auch während des Gewindedrehens und konnte damit vermutlich schon manches Gewinde retten.
Die erste Maschinengattung, die das LFV-Feature implantiert bekam, war die Miyano VC03. Sie ist speziell für hochpräzise Bearbeitung ausgelegt und hat sich beispielsweise in der Uhrenindustrie bewährt. Dort dreht sie mühelos kleinste Zeiger und Uhrwerksschrauben im Bereich von 0,1 mm. Wie alle Miyano-Modelle profitiert sie von einem Maschinenaufbau, der auf hohe Präzision getrimmt wurde. Extrem robuste, handgeschabte Führungsbahnen tragen ebenso dazu bei wie das steife Gussbett mit hohem Dämpfungsvermögen. In Sachen Aufstellfläche orientiert sie sich an den zu bearbeitenden Werkstücken: Sie ist so kompakt konstruiert und benötigt nur wenig Platz.
Mit der Miyano BNA-42GTY – für Stangendurchmesser bis 42 mm – kombiniert Citizen die gewohnte Miyano-Präzision mit den Tugenden, für die Cincom-Maschinen geschätzt werden: hohe Spindelleistung und rasante Arbeitszyklen. „Dank ihrer Konfiguration mit zwei Spindeln, einem Revolver, zwei Y-Achsen und X3-Achse für die Gegenspindel können bis zu 45 Werkzeuge in der Maschine eingesetzt werden – und zwar bis zu drei gleichzeitig“, erläutert Reissig.
Die R-Serie der Langdrehautomaten ist ausgelegt auf die ultrapräzise Fertigung von Klein- und Kleinstteilen bei Stangendurchmessern bis maximal 4 mm. Für die passende Drehzahl sorgt die Hochgeschwindigkeitsspindel mit 20.000 min-1. In Kombination mit Linear- und Servomotoren ergibt sich ein Gesamtpaket, das höchste Präzision, maximale Kompaktheit und niedrigen Energieverbrauch gewährleistet.
Dem Drehen und Fräsen, selbst mit Mikrowerkzeugen, sind irgendwann fertigungstechnische Grenzen gesetzt. Die allerdings können durch den Einsatz moderner Lasertechnik verschoben werden: Mit ihr lassen sich unter anderem ultrafeine Stege in höchster Präzision herstellen, was den Rahmen für kommende Innovationen erweitert.
Um Präzisionsdrehen und Laserschneiden zu kombinieren, entwickelte Citizen eine Hybridmaschine. „Die passende Basis dafür war die Cincom L20, da sie für komplexe 3D-Fräsoperationen entworfen wurde. Sie bot sich an, mit der Lasertechnologie aufgerüstet zu werden. Feinste Stege, kleine Radien oder biegsame Wellen aus Rohren mit maximal 2 mm Wanddicke sind ihre Spezialität. Präzision und Reproduzierbarkeit gehen dabei Hand in Hand, vor allem, weil sämtliche Teilprozesse auf einer Maschine stattfinden – ohne Umrüsten.
Ob mit etablierter Lang- und Kurzdrehtechnologie oder mit Laser-Hybridlösungen: Das Maschinenportfolio von Citizen deckt ein breites Spektrum der Mikrobearbeitung in den unterschiedlichsten Industriezweigen ab. „Damit unsere Kunden den Miniaturisierungstrends mindestens eine Schrittlänge voraus sind, stehen innovative Konzepte bei uns an oberster Stelle. So schaffen wir es die Fertigungsgrenzen immer ein Stück weiter zu verschieben“, schließt Markus Reissig. (mw)
Kontakt:
Citizen Machinery Europe GmbH
Mettinger Straße 11
73728 Esslingen
Tel.: +49 711 3906–0
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