Reportagen + Trends
Hochpräzision: Die Uhrwerksmontage
Die unglaubliche Welt der Uhrwerke
14.05.2009
Präzisionsfertigung: Die schweizerische Uhrenmanufaktur Claret arbeitet mit Genauigkeiten, die im Grenzbereich mancher CNC-Steuerung liegen. Um die enorm hohen Qualitätsanforderungen einhalten zu können, setzt man bei der Werkzeugvermessung auf Lasermessgeräte von Blum.
Im Segment der Hersteller von Uhrwerken steht der Name Christophe Claret für exzellente Qualität. Staubfreie Atmosphäre, kontrollierte Umgebungstemperatur und teilweise sogar Schallisolation in der 2000 m² großen Werkstatt „Soleil d’Or” im schweizerischen LeLocle sind daher Grundvoraussetzungen. Im Erdgeschoss werden die Bauteile gefertigt. Im ersten Stock wird jedes Werk von Experten fein säuberlich zusammengesetzt. Das Durchschnittsalter der Mitarbeiter beträgt 28 Jahre.
Genauigkeiten im 100stel-mm-Bereich sind Standard. Wobei es an der Tagesordnung ist, im µm- oder selbst im nm-Bereich zu arbeiten, also im Grenzbereich so mancher NC-Steuerung. Die Fertigungsplanung organisiert die Produktion mit Hilfe von 8000 Arbeitsfolgen, zu denen noch 2000 Varianten kommen.
Die Serien selbst sind sehr klein, manchmal nur 50 Stück, die fünfmal im Jahr in Produktion gehen. Rund 10 000 verschiedene Zeichnungsnummern verkehren im Werk, um in rund vierzig Uhrwerke einzufließen. In drei hohen senkrechten Drehspeichern werden über vier Millionen in der Endbearbeitung befindliche oder zur Montage bereite Uhrwerksteile aufbewahrt.
„Bei der Herstellung sehr komplexer Uhren wird eine beachtliche Anzahl von Teilen benötigt. Wir haben also 30 Kaliber entworfen, die durchschnittlich aus 450 Teilen bestehen. Je größer die Anzahl der Teile ist, umso enger ist die Toleranz eines jeden Bauteils. Wenn unter diesen Voraussetzungen die Bauteile nicht nach äußerst strengen Genauigkeitskriterien bearbeitet werden, ist die Toleranzabweichung nicht mehr akzeptabel”, erklärt Christophe Bouveret, der Fertigungsleiter in Le Soleil d’Or.
Minimale Ausschussrate
Der Maschinenpark deckt alle anfallenden Bearbeitungsaufgaben wie Fräsen, Lehrenbohren, Erodieren, Laserschneiden oder Polieren ab. In der Werkstatt stehen 18 CNC-BearbeitungsÂzentren; das älteste ist nicht einmal vier Jahre alt. Diese Maschinen erzielen eine Ausschussrate, die nur selten 1 Prozent übersteigt.
System übertrifft Erwartungen
Bevorzugt werden kombinierte Werkzeugmaschinen für die Zerspanung der prismatischen und Drehteile eingesetzt, mit der Möglichkeit der drei-, vier- und fünfachsigen Bearbeitung. Ziel ist die Komplettbearbeitung jeden Teils in einer Aufspannung, wenn notwendig mit Standard- oder Spezialwerkzeugen bei Toleranzen im Bereich von ±5 µm.
Tausende von Bohrern, Gewindeschneidern und Fräsern müssen daher ständig auf Bruch und Verschleiß geprüft und grundsätzlich vermessen werden. Zum Einsatz kommt das Messsystem „LaserControl NT-H” von Blum, Ravensburg.
„Wir haben das leistungsstärkste System zum Messen und Überwachen auf Werkzeugbruch auch bei starkem Kühlmitteleinsatz gewählt”, sagt Christophe Bouveret. „Uns hat neben der Genauigkeit vor allem auch die Zuverlässigkeit überzeugt. Das von Blum entwickelte System übertrifft unsere Erwartungen in jeder Hinsicht, da es in der Lage ist, auch kleinste Werkzeugdurchmesser bis hin zu einem Zehntel Millimeter zu überprüfen. Die LaserControl-Systeme sind für uns unverzichtbar geworden.”
Über einen eingebauten Mikroprozessor programmierbar, bietet diese dritte Generation der Lasertechnologie zur Vermessung von Werkzeugen Zuverlässigkeit auch unter extremen Bedingungen. Sie gewährleistet eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit und die systematische Überprüfung jeder einzelnen Schneide bei jeder Drehzahl.
Die Optik des im Arbeitsbereich installierten Lasermesssystems ist durch pneumatisch betätigte Verschlussblenden vor Spänen und Kühlmittel geschützt; Wartungs- und Energiekosten sind entsprechend gering.
Werkzeugvoreinstellung und -bruch, Verschleißüberwachung, Vermessungen mit oder ohne Berührung, Erkennen von Rundlauffehlern, kollisionsfreies Erkennen von Fehlern der Spindel oder der Werkzeugaufnahme gehören zum Aufgabenbereich des Systems, selbst für Diamant- oder CBN-Schneiden.
Jede Schneide wird vermessen
Die Überwachung erstreckt sich von der Prüfung von Standardwerkzeugen bis hin zur Formkontrolle von Spezialwerkzeugen und der genauen Erfassung jeder einzelnen Schneide. All dies fließt vor Beginn der Fertigung systematisch in die Programmierung der Maschinen mit ein.
Blum passt seine Geräte der jeweiligen NC-Steuerung an und bietet abhängig von der Werkzeuggeometrie die entsprechenden Messzyklen. Ein Messzyklus umfasst die gesamte Messung des Werkzeugs mit Länge, Durchmesser und Schneidenprofil, wobei jedes Werkzeug seinen eigenen Zyklus hat. Der LaserControl NT-H erledigt diese Messaufgaben auch bei drehenden Werkzeugen dank seiner hochpräzisen Optik und des daraus resultierenden Laserstrahls, der innerhalb eines Radius von 0,03 bis 0,06 mm fokussiert ist.
„Der Produktivitätsgewinn ist in der Tat beträchtlich. Früher verloren wir viel Zeit mit der Voreinstellung mit herkömmlichen Mitteln und konnten den Verschleiß der Werkzeuge nur schwer überwachen. Die automatische Übernahme der Werkzeugdaten in die Werkzeugtabelle der NC-Steuerung der Maschinen hat dies deutlich verbessert. Außerdem erfolgte die Eingabe der Daten zuvor noch von Hand und stellte somit eine große Fehlerquelle dar. Zusammenfassend haben wir es hier mit einem Produkt zu tun, das es uns ermöglicht, beste Qualität bei wesentlich höherer Produktivität zu gewährleisten”, schließt ein sichtlich zufriedener Christophe Bouveret.
