Wenn es in der Maschine funkt: Anlagen mit integriertem Laser

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Noch nicht lange im Geschäft mit Kombimaschinen ist die A. Monforts Werkzeugmaschinen GmbH & Co. KG aus Mönchengladbach. Sie setzt auf das laserunterstützte Drehen, unter anderem weil sich so Oberflächenqualitäten unterhalb von 1 µm erreichen lassen. Die Hybridmaschine RNC 400 Laserturn basiert auf dem langjährig erprobten und mehrfach im Einsatz befindlichem Serienmodell RNC 400 mit hydrostatischer Rundführung. Als Strahlquelle kommt ein Diodenlaser mit einem elektrooptischen Wirkungsgrad von 45 % zum Einsatz.

Monforts integriert Laser-Werkzeuge in den Drehmaschinen-Revolver

Die Kombibearbeitung hat das Unternehmen mit Laser-Werkzeugen im Werkzeugrevolver verwirklicht: Maximal sechs Laser- und sechs Zerspanungswerkzeuge sitzen dabei nebeneinander in Standard-VDI-Werkzeugaufnahmen in demselben Revolver. „Das zum Patent angemeldete Integrationskonzept sieht die Strahlführung durch den Werkzeugrevolver vor“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Dominic Deutges von der Hochschule Niederrhein in Krefeld, der als externer Berater für Monforts arbeitet. „Die optischen Komponenten sind damit abgeschirmt von Einflüssen durch Späne und Kühlschmiermittel. Der Werkzeugwechsel von einem Zerspanungs- auf ein Laserwerkzeug und umgekehrt dauert nur so lange, wie der Revolver zum Schwenken braucht.“

Mit der Hybridmaschine können Anwender dank der integrierten Laserbearbeitung Werkstücke in einer Einspannung weichdrehen, härten und hartdrehen. Der Laser ermöglicht sogar das Zerspanen keramischer Werkstoffe wie Siliziumnitrid, die bisher teuer geschliffen werden mussten. So lassen sich beispielsweise Siliziumnitrid-Lagerschalen durch Stangenbearbeitung von gesinterten Stangenrohlingen herstellen. „Das Verfahren ist hochproduktiv und ersetzt das Schleifen, insbesondere das sehr aufwendige Abrichten der Schleifscheiben für das Konturenschleifen“, berichtet der frühere Leiter Neue Technologien bei Monforts. Die dabei erzielbaren Oberflächenrauigkeiten bis R_a 0,2 µm sind mit einer Schleifbearbeitung vergleichbar.

Gezieltes Einbringen von Energie ermöglicht selektives Härten

Als besonders interessanten Anwendungsfall für die Kombinationsbearbeitung bezeichnet der Experte das Herstellen von Getriebeteilen und Motorwellen. Zu den technischen Herausforderungen zählen dabei die engen Rundlauftoleranzen im gesamten Wellenbereich, Sitze für Lager und Wellen (dort ist das Härten wegen des Verschleißschutzes und hochgenaues Hartdrehen erforderlich) sowie Verzahnungen, die häufig hartgedreht und teilweise auch geschliffen werden müssen. Prof. Deutgens: „Dort zeigt sich der Vorteil des Laserhärtens im Vergleich zu anderen Härteverfahren. Die geringe und gezielte Energieeinbringung ermöglicht die selektive Härtung der Zahnflanken ohne Beeinflussung des Zahngrunds.“ Dank dieser Vorteile bleibe die Geometrie des Bauteils erhalten, ein Verzug sei nicht zu beobachten. Daher lasse sich das erforderliche Nachbearbeitungsaufmaß zum Schleifen der Verzahnung deutlich verringern.

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