Neues Maschinenkonzept reduziert die Schleifzeit drastisch

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Beckhoff Automation GmbH & Co. KG

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AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

Donautec GmbH & Co. KG

WEISS Spindeltechnologie GmbH

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Konzipiert wurde die Maschine für die Schleifbearbeitung komplexer Bauteile mit orthogonal zueinander liegenden Achsen. Mit Diamantscheiben zu schleifen sind mehrere hartbeschichtete Sitzflächen, sowohl in der Längsrichtung als auch auf quer und zudem außermittig dazu angeordneten Achszapfen. Die Hartbeschichtung aller Sitzflächen ist nur etwa 40 bis 50 µm dick, was wenig Spielraum für Ungenauigkeiten lässt.

Schleifmaschine für effiziente Bearbeitungsabfolge

Die Konstrukteure von Donautec haben dafür eine ebenso einfache wie effiziente Bearbeitungsabfolge erdacht: Keine Herausforderung war das Schleifen zwischen Spitzen in der Längsachse auf einer konventionellen, schwenkbaren Außenrundschleif-Einheit mit automatischem Auswuchtsystem und In-Prozess-Messung. Wunsch des Betreibers war es, diesen Teil auch für die Bearbeitung einfacher Rundteile nutzen zu können, um in der Produktion flexibler zu werden und die Maschinenauslastung zu erhöhen.

Nach dem Einfahren in die Koordinatenschleifeinheit wird das Gesamtsystem zunächst mittels Funkmesstaster in der Werkzeugaufnahme (HSK) über ein Meisterwerkstück kalibriert. Danach wird das Bauteil über den oberen zum unteren Zapfen vermessen und präzise ausgerichtet, das heißt, in eine für die Bearbeitung optimale Lage hinsichtlich Konzentrizität und Winkelgenauigkeit gebracht. Dazu kann die C-Achse radial positioniert werden.

Mit einem externen Messgerät wird auch die Dicke der Hartschicht und deren relative Lage zum Kernmaterial erfasst, sodass sich eventuelle Unrundheiten der Beschichtung im Schleifprozess berücksichtigen lassen und eine gleichmäßige Schichtdicke um den Drehpunkt herum eingestellt werden kann. Das vereinfacht mitunter das spätere Nachschleifen bei Bauteilrevisionen. Der doppelte Achsversatz zur Mittelachse nach dem Drehen um 180° lässt sich durch eine einfache Korrektur des Nullpunkts des Kreuzschlittens ausgleichen.

Schleifmaschine bietet Dynamik, Steifigkeit und Präzision durch Linearantriebstechnik

Sehr einfach und elegant hat man das Kühlproblem gelöst, indem man über den jeweils unteren Zapfen Kühlschmiermittel in das hohle Bauteil zuführt, die Bearbeitungsstelle somit zentrisch von oben flutet und kühlt. Herzstück der Koordinatenschleifeinheit ist der über dem Arbeitsraum gekapselte und damit vor Verschmutzungen geschützt angeordnete Kreuzschlitten mit einem Antriebsverband aus vier wassergekühlten, permanentmagneterregten Synchronlinearmotoren 1FN3 (Bild 2) von Siemens.

Um die Masse der von oben in den Arbeitsraum ragenden Schleifspindel dynamisch und präzise in einem maximalen Umkreis von 320 mm bewegen zu können, wurden für jede Achse jeweils zwei dieser Linearmotoren mit einem eigenen Messsystem verbaut. Die Motoren einer Achse (X2 beziehungsweise Z2) sind als Master und Slave elektronisch miteinander gekoppelt (Bild 3); beide Messsysteme gleichen sich ständig untereinander ab, um jeglichen Schleppversatz sicher zu vermeiden.

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