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4-2015

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Fachzeitschrift für Medizintechnik-Produktion, Entwicklung, Distribution und Qualitätsmanagement

Dienstleister Schleifen

Dienstleister Schleifen an der Grenze des Machbaren Know-how und modernste Technik Hand in Hand Bild 1: Sauber und aufgeräumt: Eine der Maschinenhallen. Rechts ein 5-Achs-Schleifzentrum von Haas, im Hintergrund zwei Schälschleifsysteme von Rollomatic (Fotos: Klaus Vollrath) Durch Schleifbearbeitung lassen sich Geometrietreuen und Oberflächenqualitäten erreichen, die mit normalen spanabhebenden Bearbeitungsverfahren kaum darstellbar sind. Grund hierfür sind die extrem feinen, durch das stetige Ausbrechen der Schleifkörner immer wieder nachgeschärften Schneiden, welche den Materialabtrag bewirken. Dadurch erfolgt dieser viel kleinteiliger als bei den Verfahren mit definierter Schneide. Das Resultat sind sehr gleichmäßige und glatte Oberflächen. Zudem kann man beim Schlichten besonders geringe Zustellungen fahren, da keine minimale Spandicke zu beachten ist. Dem Fachmann stehen heute Systeme und Technologiekombinationen zur Verfügung, mit deren Hilfe auch sehr komplexe und kleinteilige Geometrien mit hoher Maß- und Formgenauigkeit sowie Oberflächengüte erzeugt werden können. Autor Klaus Vollrath, freier Fachjournalist, Aarwangen/Schweiz Bild 2: Anton Flury: „Beim Schleifen konzentrieren wir uns auf Aufgabenstellungen, die selbst mit modernen Anlagen nicht so ohne weiteres „auf Knopfdruck und nach Programm“ bewältigt werden können, sondern Erfahrung und Know-how erfordern“ „Dank langjähriger Spezialisierung können wir heute auch extrem anspruchsvolle Profile mit einer Genauigkeit schleifen, an die nur wenige herankommen“, erläutert Anton Flury, Seniorchef der Fa. Flury Tools AG in Arch (Schweiz). Das mittelständische Unternehmen hat sich auf besonders anspruchsvolle Aufgabenstellungen spezialisiert, bei denen die Komplexität der Geometrie, die Präzision der Teile, die Flexibilität bezüglich der Erfüllung von besonderen Kundenwünschen sowie die Bandbreite der eingesetzten Verfahren und Anlagentypen im Vordergrund stehen. Seit Anton Flury vor mehr Bild 3: Projektionsoptische Schleifmaschinen von Amada, die kleinste Zustellbewegungen mit einer Schrittweite von lediglich 0,1 µm ausführen können als 40 Jahren seine erste Anlage für das projektionsoptische Profilschleifen in Betrieb nahm, hat sich der Betrieb zu einem Kompetenzzentrum entwickelt, in dem nahezu alle modernen maschinellen Schleiftechnologien mit modernster Ausrüstung zum Einsatz kommen. Dabei konzentriert man sich weniger auf Massenfertigung als vielmehr auf solche Aufgabenstellungen, die selbst mit modernen Anlagen nicht so ohne weiteres „auf Knopfdruck und nach Programm“ bewältigt werden können, sondern Erfahrung und Know-how erfordern. Dafür nimmt man in Kauf, dass die Serienlosgrößen sich zumeist vom Einzelstück bis hin zu einigen Dutzend Bild 4: „Nach umfangreicher Vorarbeit sind wir jetzt soweit, dass wir selbst äußerst filigrane und dünnwandige Teile mit sehr komplexer Geometrie mit hoher Genauigkeit schleifen können“, erklärt Matthias Flury Exemplaren bewegen. Eine Ausnahme bildet nur das Tiefschleifen, wo man Stückzahlen in fünfund sechsstelliger Größenordnung erreicht. Auf der anderen Seite bedient man mit den hochwertigen Spezialitäten eine Marktnische, in der man Wettbewerber, die vor allem auf automatisierte Prozesse in großen Stückzahlen setzen, kaum zu fürchten braucht. Im Gegenteil, man habe sogar eine gewisse Anzahl derartig ausgerichteter Betriebe in der Kundschaft. Diese klopften beispielsweise an, wenn es um besonders genaue Vorrichtungen und Lehren für ihre eigenen Produkte gehe. Komplexe Geometrien „Nach umfangreicher Vorarbeit zur Kombination mehrerer Verfahren sind wir jetzt soweit, dass wir das hochgenaue Schleifen selbst außergewöhnlich filigraner und dünnwandiger Teile mit sehr komplexer Geometrie beherrschen“, ergänzt Matthias Flury, der das Unternehmen zusammen mit seinem Vater in zweiter Generation leitet. Beispiel sei ein Stanzwerkzeug für die Uhrenindustrie, das bei Wanddicken von zumeist nur 12 meditronic-journal 4/2015

0,2 bis 0,4 mm sowohl konvexe als auch konkave Partien aufweise. Die Genauigkeitsanforderungen liegen bei ±2,5 µm. Das Bauteil besteht aus Hartmetall – einem Werkstoff, der empfindlich auf thermische Überbeanspruchung beim Schleifen reagiert. Im Profil weist es sowohl konvexe als auch konkave Konturbereiche auf, wobei es zwischen diesen zahlreiche Übergänge gibt. Besondere Herausforderung ist bei diesem Teil zudem die Gesamtlänge des geschliffenen Profils, die bei rund 20 mm liegt. Weiteres herausragendes Merkmal ist eine Oberflächenrauigkeit Ra von lediglich 0,06 - 0,08 mm. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Medizintechnik, wo beispielsweise Präzisionslehren für die Kontrolle der Antriebsvertiefung von Knochenschrauben (nach EN IS0 10664) benötigt werden. Kombination unterschiedlicher Verfahren „Solche Aufgaben erfordern zwingend den Einsatz unterschiedlicher Schleiftechnologien, weil die geforderten Geometrien anders nicht dargestellt werden könnten“, weiß A. Flury. Hier erweise sich die sehr breitbandige Ausrichtung des Unternehmens als entscheidender Vorteil. So verfügt man über hochmoderne, CNCgesteuerte 4-Achs-Anlagen des Herstellers Amada für das projektionsoptische Profilschleifen, die kleinste Zustellbewegungen mit einer Schrittweite von lediglich 0,1 µm ausführen können. Diese speziell für höchste Präzision ausgelegten Anlagen verfügen über Messsysteme mit einer Auflösung von 50 Nanometer sowie Temperiersysteme für die wesentlichen Komponenten wie Spindel, Hydrauliköl und Lampe. Ihre CNC-Steuerung ermöglicht den teil- oder vollautomatischen Betrieb sowie die Übernahme von Bearbeitungsprogrammen, die vorab extern erstellt wurden. Auf diesen Anlagen werden hochpräzise Stempel, Werkzeuge und Profile aus Hartmetall, Sonderlegierungen oder auch Keramik hergestellt, die beispielsweise als Prüflehren in der Serienfertigung zum Einsatz kommen. Als weitere Anlagenkategorie verfügt man über Rollomatic-Anlagen für das Schälschleifen, mit deren Hilfe selbst extrem dünne und zugleich lange Teile mit hoher Genauigkeit und Oberflächengüte hergestellt werden können. Die Anlagen arbeiten mit zwei in unterschiedlichen Winkeln angeordneten Schleifscheiben, von denen eines das Schruppen und das andere das Schlichten übernimmt. Da hierbei die Möglichkeit besteht, die Achsen der Schleifscheiben winkelsynchron zur Rotation des Werkstücks horizontal zu verfahren, lassen sich damit nicht nur runde Konturen, sondern darüber hinaus auch komplexere Geometrien wie Flächen, Vielecke oder unrunde Profile schleifen. Für wieder andere Aufgabenstellungen wie die Bearbeitung von Flächen oder komplexen Schneidengeometrien bei Schneidplatten kommen fünfachsige Schleifzentren von Haas zum Einsatz, die für beliebig geformte Teile wie Wendeschneidplatten, Standardschneidplatten oder Auswerferstifte mit speziellen Geometrien eingesetzt werden. Ein weiterer Einsatzbereich sind Bauteile mit dreidimensionalen Freiformflächen wie beispielsweise Implantate für Kniegelenke. Zu den besonderen Stärken von Fa. Flury gehört die genaue Kenntnis von Möglichkeiten und Grenzen der einzelnen Verfahren sowie die Fähigkeit, diese in Kombination einzusetzen, um so Geometrien darzustellen, die mit nur einer Technologie allein gar nicht erzeugt werden könnten. Ergänzt wird diese Ausstattung durch Systeme für das Flachschleifen sowie für das Innen- und Außenrundschleifen. Angesichts der hohen Genauigkeitsanforderungen wurde auch das Umfeld der Anlagen sorgfältig an die Aufgabenstellung angepasst, wobei Temperaturstabilität eine herausragende Rolle spielt. Viele Anlagen stehen daher in klimatisierten Räumen, und auch das Schleiföl wird sorgfältig feingefiltert und temperiert. Bild 5: Extrem filigranes Hartmetall-Stanzwerkzeug für die Uhrenindustrie, das bei Wanddicken von zumeist nur 0,2 bis 0,4 mm sowohl konvexe als auch konkave Partien aufweist Bild 6: Verschlussnadel für eine Spritzgießform mit sehr aufwendiger Geometrie Spezielle Halterungen „Dieser Wechsel zwischen verschiedenen Bearbeitungssystemen erfordert wiederum sehr viel Erfahrung und Know-how im Bereich der Halterungen und Spannsysteme“, setzt M. Flury hinzu. Die Herausforderung bestehe darin, Positions- ebenso wie Fluchtungsfehler sowohl beim Spannen der Werkstücke im Spannmittel selbst als auch bezüglich der Positionierung innerhalb des Bearbeitungssystems sicher im Griff zu haben. Eine Toleranz von beispielsweise ±2 µm oder ±2,5 µm innerhalb einer Aufspannung einzuhalten sei im Prinzip noch keine beson- meditronic-journal 4/2015 13

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