Schleifen von Mikroprofilen
Präzise Gutteile vom ersten Werkstück an
Durch kein Verfahren mit definierter Schneide lassen sich so hervorragende Oberflächengüten mit extrem geringen Toleranzfeldern herstellen wie durch das Schleifen. Insbesondere beim Zerspanen von Mikroprofilen reizt das Verfahren seine Vorteile wie etwa hervorragende Maß- und Konturtreue aus – vorausgesetzt, der Bauteilhersteller setzt dazu die richtige Maschinentechnologie ein. Die bekommt er von Okamoto mit der UPZ 210LiII Baureihe.
Okamoto ist seit Jahrzehnten enger Partner der Schlüsselindustrien, wenn es darum geht, Mikrokomponenten aller Art prozesssicher und in reproduzierbarer Hochpräzision schnell und wirtschaftlich in Premiumqualität herzustellen. Thomas Loscher, Technical Manager bei Okamoto: „Ob im Fahrzeug- und Maschinenbau, der Medizin- sowie Elektronikindustrie – präzise geschliffene Mikroprofile kommen in den unterschiedlichsten und komplexen Formen zum Einsatz. Okamoto stellt mit der UPZ 210LiII Baureihe Hochpräzisions-Schleifmaschinen bereit, die dank ihrer technischen Details den hohen Anforderungen der Hersteller in den verschiedenen Branchen optimal genügen.“
UPZ 210LiII – Vibrationslos zur Höchstbeschleunigung
In der Mikro-Profilherstellung kommt es auf absolute Genauigkeit an. Kleinste Abweichungen außerhalb definierter Toleranzen sind tabu. Um diese Präzision zu realisieren, sind temperaturstabile, vibrationslose Schleifprozesse unabdingbare Voraussetzungen. Thomas Loscher: „Natürlich ist jeder Produktionsleiter bestrebt, seine Bauteile auch in sehr schneller Bearbeitungszeit zu fertigen. All diese zentralen Anforderungen hat Okamoto mit den Anlagen aus der UPZ 210Li Serie gelöst.“
Herzstück der UPZ 210Li Technologie ist der Einsatz von Linearmotoren zur ultraschnellen Bewegung in allen drei Achsen. Dadurch ist hochgenaue Umsteuerung bei schnellster Oszillation möglich. Darüber hinaus kann der Anwender kontinuierlich zustellen und nicht schrittweise am Umsteuerpunkt, wodurch sich die Bearbeitungszeiten enorm verringern. Auch wird die Schleifscheibe auf diese Weise weniger belastet. Thomas Loscher: „Linearmotorantriebe zeichnen sich durch höchste Beschleunigungswerte aus. Tischgeschwindigkeiten mit 50 m/min und bis zu 250 Doppelhübe/min sind möglich.“
In der Praxis zeigt das Konzept der UPZ 210LiII seine Stärken: So bei der Bearbeitung von Hartmetall eines zweifach gestuften Rechteckauswerfers (Gesamtabtrag 1 mm, Prozesszeit 1 min, Hublänge 20 mm): Mit dem Linearmotorantrieb der UPZ 210LiII erreicht der Anwender bei einmaliger Zustellung von 1,43 m die Umsteuerungsanzahl von 350 pro Minute gegenüber Anlagen mit hydraulischen Servoventilen mit 201 Umsteuerungen pro Minute bei 1 x Zustellung von 2,5 m.
Um auch minimale Vibrationen, die aus den hohen Tischgeschwindigkeiten resultieren könnten, auszuschließen, entwickelte Okamoto ein neues Gussverfahren für das Maschinenbett, was bei kleinerer Aufstellfläche als bei der Vorgängermaschine ein Gewicht von 5.700 kg bei niedrigstem Schwerpunkt erreicht. Auch die Anordnung der Führungen der Längs- und Querachse auf der gleichen Ebene trägt zur mechanischen Stabilität der Maschine bei.
Zur optimalen Dämpfung ist das Maschinengestell der UPZ 210 LiII zusätzlich zweifach verstärkt. Dadurch vergrößert sich die Kontaktfläche im Gegensatz zu herkömmlichen Profilschleifmaschinen aus dem Marktumfeld deutlich und macht das Gesamtsystem nahezu verwindungsfrei. Zusätzlich ist die Anlage voll umhaust, damit sie gänzlich vor äußeren Einflüssen geschützt wird.
Thomas Loscher: „Um die Schleiftemperaturen niedrig zu halten, kann der Anwender mit der UPZ 210LiII nass schleifen. Dadurch wird nahezu keine thermische Energie in das zu bearbeitende Werkstück eingebracht.“
Flexibles Schleifen
Der Schleifspindelkopf kann um 3 Grad geschwenkt werden, was ein exaktes Schleifen von rechtwinkligen Schulterflächen und Radien ermöglicht. Da die Software alle Umsteuerpunkte der X-Achse regelt, ist das Herstellen von ein- oder beidseitig geschlossenen Profilen noch genauer realisierbar.
Das Maschinenkonzept erlaubt vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. So können beispielsweise dank kleiner Scheibenflansche und dementsprechenden Scheibendurchmessern Profilausläufe von Schnittstempeln mit R 15 mm geschliffen werden. Ein weiteres Beispiel ist die spezielle Stempelschleifeinrichtung. Je nach Anwendungsfall ist sie zur Tischachse als auch parallel in jedem Winkel einzusetzen.
Für noch mehr Genauigkeit und Zeitersparnis ist die UPZ 210LiII mit einem automatisierten Messsystem mit integrierter Kompensationsfunktion ausgerüstet. Thomas Loscher: „Optische Profilschleifmaschinen erreichen eine Genauigkeit von 5 m bedingt durch die Linienbreite der Schablone und der Erfahrung des Bedieners. Okamoto Profilschleifmaschinen ermöglichen die Automatisierung des Schleifprozesses durch Digitaltechnologie. Dadurch ist kein Ausspannen des Werkstücks zum externen Vermessen mehr nötig. So bestimmt die Maschine eigenständig den Nullpunkt der Schleifscheibe und des Bauteils. Der Zeitbedarf zum Einstellen liegt unter einer Minute bei einer Positioniergenauigkeit besser als 1 m. Gutteile werden vom ersten Werkstück an produziert.“
Zusätzlich erlaubt die benutzerfreundliche Dialogsteuerung schnelle Programmierung, sowie schnellen Datentransfer zwischen Maschine und CNC. Auch bestehende CAD-Daten können problemlos übernommen werden.
Innovative Abrichttechnologie
Zum hochgenauen Abrichten der Schleifscheiben bieten sich dem Maschinenoperator verschiedene Optionen. So beispielsweise Okamotos Rollenabrichter zum Formen und Abrichten mit Direktantrieb und zum Erzeugen von kleinsten Radien – auch tangential zu Schrägen. Ein Beispiel einer Metall gebunden Schleifscheibe: Die Abrichtzeit beträgt 62,06 min zum Nachformen. Das Ergebnis: Vorher: R-Form: 0.0567 mm; nachher: 0.0417 mm. Rundheit vorher: 0.0059 mm; nachher: 0.0011 mm.
Eine weitere Option ist der Zwillingsrollenabrichter, um definierte Scheibenbreiten bzw. extra scharfe Schleifscheiben zu realisieren. Diese spezielle Abrichtvorrichtung mit zwei parallell angeordneten, schräg stehenden Topfscheiben ermöglicht Stege von 0,05 mm Breite und 4 mm Tiefe wiedeholbar abzurichten.
Noch schneller und wirtschaftlicher mit „Double Eagle“
Noch schneller geht es mit der UPZ210LiII-2 „Double Eagle“. Sie ist ausgerüstet mit zwei Schleifspindeln. Damit entfällt die Notwendigkeit zum Scheibenwechsel beim Vor- und Fertigschleifen. Thomas Loscher: „Bei der Verwendung von automatisierten Schleifscheibenwechslern bedarf es mitunter zeitintensiver Abricht- und Auswuchtzyklen sowie ein jeweiliges Neubestimmen des Nullpunkts. Das entfällt bei der 'Double Eagle'.“ Unterschiedliche Schleifscheiben (Schruppen/Schlichten V-Form) für Vor- und Fertigschleifen ermöglichen wesentlich genauere Eckenradien bei verkürzter Bearbeitungszeit.
