Hartmetallbearbeitung So beschleunigen Sie die Fertigung von Hartmetall-Mikroprofilen

Redakteur: Peter Königsreuther

Okamoto Machine Tool Europe präsentiert mit der UPZ 210 Lill-2 eine CNC-Schnellhubmaschine, die hochpräzise, schnell und vibrationsfrei arbeitet. Hier mehr dazu...

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Vibrationsfrei, flott und hochpräzise, geht das Schleifen von Hartmetall-Mikroprofilen mit der CNC-Schnellhubmaschine UPZ 210 Lill-2 von Okamoto in 3 Achsen vonstatten.
Vibrationsfrei, flott und hochpräzise, geht das Schleifen von Hartmetall-Mikroprofilen mit der CNC-Schnellhubmaschine UPZ 210 Lill-2 von Okamoto in 3 Achsen vonstatten.
(Bild: Okamoto Machine Tool Europe)

In der Mikroprofilherstellung steht und fällt alles mit der Präzision. Schon kleinste Toleranzabweichungen können ein Bauteil in ein Schlechtteil verwandeln, erklärt Okamoto. Um die nötige Präzision zu bieten, braucht es folglich temperaturstabile sowie vibrationsarm arbeitende Schleifsysteme. Die Bauteile sollen außerdem sehr schnell bearbeitbar sein – auch wenn sie aus schwer zerspanbaren Materialien bestehen. Diese zentralen Anforderungen genüge die UPZ 210 Lill-2 „Double Eagle“, eine Vertreterin der Okamoto-Baureihe aus der Einspindel- respektive Doppelspindelmaschinen-Serie UPZ Li, bei der Bearbeitung von Flach- und Profilmaterialien.

So wird das Schleifen besonders prozessstabil und präzise

Die „ְDouble Eagle“ arbeitet mit zwei unabhängig voneinander agierenden Schleifköpfen, so Okamoto. Kombiniert mit einer CCD-Kamera kompensiere die Maschine eventuelle Maßabweichungen, vermesse dabei gleich das Bauteil und stelle es genau und ohne zusätzliches Umspannen mannlos fertig.

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Mit 5700 kg Eigengewicht gilt die Maschine als Basis für das vibrationsarme, ultrapräzise Schleifen von Flächen oben genannter Halbzeuge. Damit auch minimale Vibrationen ausgeschaltet würden (die etwa aus den hohen Tischgeschwindigkeiten resultieren könnten), besteht das Maschinenbett aus einem speziellen Mineral, das nach einem besonderen Gussverfahren verarbeitet wird. Zusätzlich ist das Maschinengestell zweifach verstärkt, was die Dämpfung nochmals optimiert, betont der Hersteller. Auch die Anordnung der Führungen der Längs- und Querachse auf der gleichen Ebene trägt zur mechanischen Stabilität der Maschine bei. Zusätzlich ist die Anlage voll umhaust, damit sie von äußeren Einflüssen komplett unbeeinflusst bleibt.

Agiles Schleifen mit dynamischen Antrieben und sicheren Führungen

Damit sich der Tisch in allen drei Achsen besonders dynamisch und rasch bewegen kann, sind entsprechend agile Linearmotoren im Spiel, mit denen die hochgenaue Umsteuerung bei maximaler Oszillation möglich ist, betont Okamoto. Man kann außerdem kontinuierlich zustellen und nicht, wie sonst, schrittweise am Umsteuerpunkt. Das verringert die Bearbeitungszeiten enorm, heißt es weiter. Auch erhöhe sich dadurch die Lebensdauer der Schleifscheiben.

Hochpräzise Linearführungen (optionell hydrostatische Führungen) gepaart mit den Linearmotoren lassen bei Tischgeschwindigkeiten bis 50 m/min eine Tischoszillation von bis 250 Doppelhüben pro Minute zu, präzisiert der Hersteller. In Verbindung mit einer konstanten Zustellbewegung könne man deutlich schneller als mit herkömmlichen Profilschleifmaschinen arbeiten. Neueste Steuerungstechnik und die passende Software unterstützen den Operator dabei.

Der Sprinter unter den Mikro-Profilschleifmaschinen

Durch den Einsatz von zwei Schleifspindeln entfällt der typische Scheibenwechsel beim Vor- und Fertigschleifen, sagt Okamoto. Abricht- und Auswuchtzyklen sowie ein jeweiliges Neubestimmen des Nullpunkts sind damit passé.

Unterschiedliche Schleifscheiben für die Vor- und Fertigbearbeitung erzeugen außerdem genauere Eckenradien bei verkürzter Bearbeitungszeit. Die benutzerfreundliche Dialogsteuerung erlaube die schnelle Programmierung sowie unmittelbaren Datentransfer zwischen Maschine und CNC. Auch bestehende CAD-Daten könnten problemlos übernommen werden.

Auf der UPZ 210 LiII-2 lassen sich auch kleine Schleifscheiben von 30 mm Durchmesser mit Spindeldrehzahlen von 40.000 min-1 einsetzen, was Auslaufradien von 15 mm und damit eine wesentlich höhere Stabilität der Stempel zur Folge hat. Der Schleifspindelkopf kann um ± 5° geschwenkt werden, was ein exaktes Schleifen von rechtwinkligen Schulterflächen und Radien ermöglicht. Weil die Software alle Umsteuerpunkte der X-Achse regelt, könnten ein- oder beidseitig geschlossenen Profilen noch genauer hergestellt werden.

Ausbrüche am Werkstück sind kaum noch zu befürchten

Vielfältig seien die Anwendungsmöglichkeiten, wozu etwa die spezielle Stempelschleifeinrichtung beiträgt. Je nach Anwendungsfall ist sie zur Tischachse parallel sowie in jedem Winkel dazu einsetzbar. Um die Wärmeeinflüsse beim Schleifen niedrig zu halten, kann man mit der UPZ 210 LiII-2 auch nass schleifen. Die UPZ 210 LiII-2 kann laut Okamot deswegen quasi als Gegenstück zu optischen Profilschleifmaschinen betrachtet werden, wobei hier aber die Möglichkeit zum Einsatz von Kühlmitteln gegeben ist. Die Oberflächengüte wird so verbessert, die in das Werkstück eingebrachte thermische Energie verringert und die Bearbeitungszeit so deutlich reduziert, erklärt man. Durch wesentlich feinere und geringere Zu- und Einstellmöglichkeiten gebe es die gefürchteten Ausbrüche am Werkstück praktisch kaum noch.

Hochpräzise Features runden das Vorteilspektrum ab

Das bereits angesprochene automatisierte Messsystem mit integrierter Kompensationsfunktion trägt zur guten Produktivität weiter bei: so ist kein Ausspannen des Werkstücks zum externen Vermessen mehr nötig. Die Maschine bestimmt dabei von selbst den Nullpunkt der Schleifscheibe und des Bauteils, betont Okamoto. Der Zeitbedarf zum Einstellen liege bei unter einer Minute, wobei mit einer Positioniergenauigkeit von unter 1 µm gerechnet werden dürfe. Gutteile werden vom ersten Werkstück an produziert, wie der Hersteller verspricht.

Zum hochgenauen Abrichten der Schleifscheiben stehen verschiedene Möglichkeiten bereit: beispielsweise Okamotos Rollenabrichter zum Formen und Abrichten mit Direktantrieb, wodurch man auch kleinste Radien fertigen kann – auch tangential zu Schrägen. Ein Beispiel einer Metall gebundenen Schleifscheibe soll das verdeutlichen: Die Abrichtzeit beträgt 62,06 min zum Nachformen. Das Ergebnis ist, dass vorher die R-Form: 0,0567 mm betrug und nachher bei 0,0417 mm liegt. Die Rundheit vorher wurde mit 0,0059 mm gemessen und nachher mit 0,0011 mm.

Ein weiteres optionales Schmankerln ist der Zwillingsrollenabrichter, mit dem definierte Scheibenbreiten beziehungsweise extra scharfe Schleifscheiben machbar sind. Diese spezielle Abrichtvorrichtung nutzt zwei parallel angeordneten, schräg stehenden Topfscheiben und kann so Stege von 0,05 mm Breite und 4 mm Tiefe wiederholbar abrichten, betont Okamoto abschließend.

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