Schleifen CNC-Schleifmaschine mit Nanometerauflösung

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Anca zeigt auf der AMB 2022 erstmals die neue MX7 Ultra, deren Steuerung nun eine Achsauflösung von einem Nanometer bietet. Im Zusammenspiel mit weiteren Neuerungen in Software und Konstruktion sowie integrierten Qualitätssicherungsfunktionen werden Optimierungen bei Oberflächengüte, Formtoleranzen und Rundlaufgenauigkeit erzielt.

Das MX Ultra-Paket umfasst verschiedene aufeinander abgestimmte Komponenten und Prozessverbesserungen. Das Zusammenwirken der Maßnahmen soll die erreichbare höhere Präzision und Qualität ab dem ersten Teil dauerhaft in der Serienproduktion auch für komplexere Geometrien gewährleisten.

Bei der Entwicklung der Maschine war die vertikale Integration von Anca von Bedeutung. Die Entwicklung und Produktion findet bei Anca vom Bett bis zur Umhausung intern statt. Dazu gehören neben allen Hauptkomponenten auch die Steuerungs- und Antriebssysteme sowie Design-, Simulations- und Monitoring-Software. Dies stellt für Anca ein Differenzierungsmerkmal dar und erlaubt den Ingenieuren und Konstrukteuren eine weitgehende ganzheitliche Herangehensweise.

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Das MX7 Ultra-Paket beinhaltet:

• Steuerungssystem mit Nanometer-Auflösung,

• neuer Servo-Steuerungsalgorithmus für gleichmäßige Oberflächen,

• konstruktive Weiterentwicklungen für höhere Steifigkeit und Stabilität,

• prozessbegleitendes Messen, Auswuchten und Rundlaufkompensation,

• Prozessunterstützung durch Anwendungsspezialisten,

• Motor Temperature Control (MTC) – Kompensation der Wärmausdehnung an der Schleifspindel.

„Wir wollten eine Technologie entwickeln, mit der sich hochwertige Zerspanungswerkzeuge herstellen lassen, die sowohl in Bezug auf die Genauigkeit als auch die Standzeit über dem derzeitigen Marktstandard liegen. Wir haben die Achsauflösung im Nanometerbereich eingeführt, die es bisher in unserem Markt nicht gab. Die praktischen Kundenvorteile ergeben sich maßgeblich aus unserer Fertigungstiefe, die es uns ermöglichte, die neuen Algorithmen für unsere Antriebe bis ins feinste Detail in ihrer Wirkung auf das Gesamtsystem abzustimmen“, sagt Thomson Mathew, Anca-Produktmanager.

Präzisionswerkzeuge wie Kugelfräser, einfache und doppelte Eckradiusfräser sowie fassförmige Vollradiusfräser werden in vielen Industriezweigen eingesetzt, z. B. im Werkzeug- und Formenbau, in der Luft- und Raumfahrt oder der Energieerzeugung. Die Qualität der Oberflächengüte, Form- und Rundlaufgenauigkeiten sind bei allen Anwendungen entscheidend für die Leistung und die Standzeit.

Um die Steifigkeit der C-Achse zu erhöhen, kombiniert die MX7 Ultra Entwicklungen zur Nanometer- oder Mikrogradauflösung in der Linear- und Drehachse, Tuning-Parameter, verschiedene Systemverbesserungen und wesentliche mechanische Anpassungen. Durch die bessere Kontrolle und Abstimmung der Faktoren Verfahrgeschwindigkeit und Beschleunigung bzw. Verzögerung ergibt sich eine bessere Ruckbegrenzung der Maschine.

Der verbesserte Servo-Steuerung ermöglicht dank eines neuartigen Algorithmus und der Nanometer-Auflösung eine geschmeidige Bewegung der Achsen. Dadurch können feinere Übergänge erzeugt und Mikrospäne vermieden werden, was die Bearbeitungseffizienz und die Robustheit durch Ultra-schnelle Reaktion auf interne oder externe Störungen erhöhen soll.

Ein weiterer Effekt ist die Reduzierung der Zykluszeiten und Erhöhung der Produktivität durch die Auswirkung des neuen Algorithmus auf die Leistungsfähigkeit der Kinematik der Maschine. Das Servosystem ermöglicht Leistungsdaten, die ansonsten nur durch den Einsatz komplexer, komplizierter und teurer mechanischer Systeme darstellbar wären.

Reduzierung von Rüstzeiten und Ausschuss: die Anca Software ist darauf ausgelegt, konsistente Qualität im Produktionsbetrieb zu gewährleisten. Die Laser-Ultra-Komponente ist Teil des MX7 Ultra-Pakets trägt dazu durch In-Prozess-Messung und Kompensation bei, unter Berücksichtigung von Scheibenverschleiß und anderen externen Schwankungen beim Schleifen von Großserien. Dank des analogen Messverfahrens kann eine Linienformgenauigkeit von weniger als ± 0,002 Millimeter für jedes Profil eingehalten werden, einschließlich Kugel- und Eckradiusfräser.

Die inkludierte iBalance-Software trägt zur höheren Lebensdauer der Schleifscheiben und konstanter Werkzeugqualität bei. Sie unterstützt Anwender bei der Prozessoptimierung hinsichtlich Schleifposition und Drehzahl mittels Schwingungsüberwachung und prozessbegleitendem Auswuchten des Schleifscheibenpakets. Korrekt ausgewuchtete Schleifscheibenpakete führen zu einer besseren Oberflächengüte und einem geringeren Scheibenverschleiß durch den Wegfall der Scheibenvibrationen.

Ein weiterer Bestandteil des MX7 Ultra-Pakets ist die Messung und Kompensation des gesamten Werkzeugrundlaufs in der iGrind-Software. Wenn sich ein Fräser dreht, ist es wichtig, dass jede Schneide genau an der gleichen Stelle des Werkstücks auftrifft, um die Lebensdauer des Werkzeugs zu verlängern und effizient zu zerspanen. Jedes Werkzeug in einer Serie kann gemessen und bezüglich des axialen und radialen Rundlaufs kompensiert werden, um sicherzustellen, dass die gesamte Serie innerhalb einer Toleranz von 0,002 mm liegt.

Für dauerhafte Maßgenauigkeit ab dem ersten Teil sorgt die Motor Temperature Control (MTC), die die Temperatur des Spindelmotors unabhängig von den Betriebsbedingungen durch Modulation des Motorbetriebswirkungsgrades aktiv steuert und aufrechterhält. Durch die Reduzierung thermischer Schwankungen der Schleifspindel erreichen die Maschinen schnell thermische Stabilität und damit eine verbesserte Teilekonsistenz.

Die glattere, feinere Schneidkante und Oberflächengüte, die sich aus der Kombination aller oben genannten Faktoren einschließlich der Nanometerauflösung ergibt, hilft bei allen nachgelagerten Prozessen wir der Schneidkantenpräparation und Beschichtung. Eine feinere Schneidkante, die ordnungsgemäß vorbereitet wurde, ist stabiler, was die Wahrscheinlichkeit von Ausbrüchen verringert und gleichzeitig die Oberflächenrauheit verringert, die zu einer erhöhten Reibung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück führen kann.

Anca auf der AMB 2022: Halle 5, B12

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