Beschleunigte Fertigung im Fokus
Okamotos CNC-Schnellhubmaschine UPZ 210 LiII-2
In der Mikro-Profilherstellung kommt es auf absolute Genauigkeit an. Kleinste Abweichungen außerhalb definierter Toleranzen sind Gift für das Endergebnis. Um diese Präzision zu realisieren, sind temperaturstabile, vibrationslose Schleifprozesse unabdingbare Voraussetzungen. Dabei sollen Bauteile zudem in sehr kurzer Bearbeitungszeit gefertigt werden, selbst wenn sie aus schwer zerspanbaren Hightech-Materialien bestehen. Diese zentralen Anforderungen hat der Schleifmaschinenhersteller Okamoto mit den Anlagen aus der UPZ 210 Li Einspindel- und Doppelspindelmaschinenserie gelöst.
Noch schneller und präziser, noch produktiver und günstiger – modernes Flach- und Profilschleifen stellt große Herausfor-derungen an Bauteilhersteller in den unterschiedlichsten Schlüsselindustrien. Im Boot sind auch Schleifmaschinenhersteller, die entsprechendes Equipment bereitstellen.
Kamil Guttmann, Coordinator Marketing & Sales bei Okamoto: „Erfolg hat der Hersteller, der durch die ganzheitliche Betrachtung beispielsweise aus Schleifwerkzeug, Prozessparametern, Schleifmaschine, Steuerungssoftware und Schmierstoffen die Leistungsfähigkeit seines Gesamtsystems haargenau auf die jeweilige Applikation hin fokussiert und optimiert. Eine maßgebliche Voraussetzung dazu ist innovative Maschinentechnologie wie beispielsweise unsere Ultra-Präzisions-Mikro-Profilschleifmaschine UPZ 210 LiII-2 ' Double Eagle' mit zwei unabhängig voneinander arbeitenden Schleif-köpfen. Kombiniert mit der CCD Kamera kompensiert die Maschine evtl. Maßabweichungen, vermisst das Bauteil und stellt es genau und ohne zusätzliches Umspannen mannlos fertig.“
Mit 5700 kg Eigengewicht bietet diese Okamoto-Maschine die Basis für vibrationsarmes, ultra-präzises Schleifen von Flächen und Profilen. Um auch minimale Vibrationen zu kompensieren, die aus den hohen Tischgeschwindigkeiten resultieren können, besteht das Maschinenbett aus einem speziellen Mineral, das nach einem besonderen Gussverfahren hergestellt wurde. Zusätzlich ist das Maschinengestell zweifach verstärkt, was die Dämpfung nochmals optimiert. Auch die Anordnung der Führungen der Längs- und Querachse auf der gleichen Ebene trägt zur mechanischen Stabilität der Maschine bei.
Kamil Guttmann: „im Gegensatz zu herkömmlichen Profilschleifmaschinen machen diese Features zur Vibrations- und Schwingungsminimierung das Gesamtsystem nahezu verwindungsfrei. Zusätzlich ist die Anlage voll umhaust, damit sie gänzlich vor äußeren Einflüssen geschützt wird.“
Zur ultraschnellen Bewegung des Tischantriebs in allen drei Achsen sorgen modernste Linearmotoren. 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.
Hochpräzise Linearführungen (optionell hydrostatische Führungen) – gepaart mit den Linearmotoren – lassen bei Tischge-schwindigkeiten bis zu 50 m/min eine Tischoszillation von bis 250 Doppelhüben pro Minute zu. In Verbindung mit einer konstanten Zustellbewegung wird deutlich schneller als mit herkömmlichen Profilschleifmaschinen gearbeitet. Modernste Steuerungstechno-logie und Software unterstützen den Operator.
Im Sprinttempo geht es mit der UPZ 210 LiII-2 „Double Eagle“. Sie ist ausgerüstet mit zwei Schleifspindeln. Damit entfällt die Notwendigkeit zum Scheibenwechsel beim Vor- und Fertigschleifen. Kamil Guttmann: „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 für die Vor- und Fertigbearbeitung ermöglichen wesentlich genauere Eckenradien bei verkürzter Bearbeitungszeit. Die benutzerfreundliche Dialogsteuerung erlaubt schnelle Programmierung, sowie unmittelbaren Datentransfer zwischen Maschine und CNC. Auch bestehende CAD-Daten können problemlos übernommen werden.“
Auf der UPZ 210 LiII-2 lassen sich auch 30 mm kleine Schleifscheiben mit Spindeldrehzahlen von 40.000-1 einsetzen. Das ermöglicht Auslaufradien von 15 mm und damit eine wesentlich höhere Stabilität der Stempel.
Der Schleifspindelkopf kann um 5° 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 Anwendungsmög-lichkeiten. So können beispielsweise dank kleiner Scheibenflansche und dementsprechenden Scheibendurch-messern 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. Um die Schleiftemperaturen niedrig zu halten, kann der Anwender mit der UPZ 210 LiII-2 nass schleifen.
Kamil Guttmann: „Die UPZ 210 LiII-2 ist als Gegenstück zu optischen Profilschleifmaschinen zu sehen, wobei hier die Möglichkeit zum Einsatz von Kühlmitteln gegeben ist. Die Oberflächengüte wird verbessert, die in das Werkstück eingebrachte thermische Energie verringert und die Bearbeitungszeit deutlich reduziert. Durch wesentlich feinere und geringere Zu- und Einstellmöglichkeiten lassen sich beispielsweise die gefürchteten Ausbrüche am Werkstück nahezu eliminieren.“
Das automatisierte Messsystem mit integrierter Kompensationsfunktion sorgt für noch mehr Genauigkeit und Zeitersparnis. Bei der UPZ 210 LiII-2 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.
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 gebundenen 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 parallel angeordneten, schräg stehenden Topfscheiben ermöglicht Stege von 0,05 mm Breite und 4 mm Tiefe wiederholbar abzurichten.
Kamil Guttmann: Durch die extrem stabile Maschinenkonstruktion mit Säulenvorschub, die optimal an die Profilschleifapplikationen angepasste Steuerungstechnologie und Software, fortschrittliche Schleiftechnologie sowie leistungsfähige Mess- und Prüfein-richtungen erhält der Anwender mit der UPZ 210 Li II-2 ein Performance-Paket, mit dem er dank zweier Schleifspindeln die Produktivität etwa bei Schleifen von Hartmetall-Bauteilen im Mikrobereich deutlich steigern kann.“
