5-Achsen-CNC-Werkzeugschleifmaschine VGrind 340S von Vollmer

Die VGrind 340S ist seit 2019 auf dem Markt und ergänzt die VGrind-Baureihe durch hochpräzises Schleifen von Vollhartmetallwerkzeugen kleinster Durchmesser ab 0,3 Millimeter. Bewährte Systembaugruppen und konstruktive Neuerungen ergänzen sich zu folgenden Vorteilen: Schwingungssteife Bettauslegung, durchgängig dynamische Direktantriebe in allen Achsen, produktives Bearbeitungskonzept mit zwei Schleifspindeln, hochgenaues Spannen der Rohlinge, qualifizierter Kalibrierablauf für die Achsen und bedienerfreundliche Steuerung mit ergonomischen Maschinenzugang.

Maschinenaufbau

Das Maschinenbett ist aus Polymerbeton, darauf platziert eine massive, FEM gerechnete Graugusseinheit (Wandkonzept) als Träger für die Kreuzschlitteneinheit (X-, Z-Achse) und aufgeschraubt die Führungsleisten für die Schleifeinheit (Y-Achse). Dieser strukturelle Aufbau ist ein langjähriger Standard bei Vollmer. Der Schleifschlitten, eine Graugussbaugruppe, in seiner Struktur gewichtsoptimiert und auf Steifigkeit ausgelegt trägt die um 215 Grad drehbaren (C-Achse) und übereinander in vertikaler Richtung angeordneten zwei Schleifspindeln. Der Kreuzschlitten beinhaltet die Werksstückspindel (A-Achse) mit der integrierten Spannzange. Sie kann Rohlinge bis zu geschliffenen Außendurchmessern von 0,3 bis 12,7 Millimeter spannen.

Alle Lineareinheiten und auch die rotatorischen Achsen (A-, und C-Achse) sind durchgängig mit Direktantrieben ausgestattet, was der gesamten Maschinenkinematik eine hohe Dynamik verleiht. Vollmer hat bei Auslegung der Maschine die Lineartechnik der herkömmlichen Kugelgewindetriebe gegenübergestellt, und die Wirtschaftlichkeit der Direktantriebe nachgewiesen.

Signifikant bei Vollmer ist der Anspruch eine Maschine für höchste Schleifqualität zu bauen. Dies zeigt sich im Maschinenlayout an diversen Baugruppen. Alle Linearachsen sind mit Glasmaßstäben höchstem Qualitätsstandard ausgerüstet. Der Kreuzschlitten (X-, Z-Achse) ist mit einem Gewichtsausgleich ausgestattet, der gewährleistet, dass bei Positionierung der Werkstückspindel mittig zwischen den Schleifspindeln keine Last auf der Z-Führung liegt, was die Genauigkeitsbearbeitung erheblich unterstützt. Beim Verfahren nimmt die Last wegabhängig linear zu. Dies wird durch eine Spiralfeder realisiert, die wartungs- und energieeintragsfrei arbeitet.

Die Führung des Y-Schlittens wird durch drei Führungsleisten realisiert, wobei eine Leiste zur Abstützung der Schleifkräfte am massiven, feststehenden Träger angeschlagen ist. Zusammen mit den acht Führungsschuhe auf der Achse verbessert sich ebenfalls die Steifigkeit.

Beim Schleifen filigraner Werkzeuge im Durchmesserbereich < ein Millimeter muss die Rundlaufabweichung an der geschliffenen Form < ein µm betragen, um gute Standzeiten der Werkzeuge bei hohen Drehzahlen zu ermöglichen. Kleinste Abweichungen an einzelnen Schneiden im Radiusbereich bewirken erhöhten Verschleiß oder führen zum Werkzeugbruch. Daher ist die Spanngenauwigkeit der Rohlinge und die Abstützung der Werkzeugschäfte beim Schleifen von immenser Bedeutung.

Vollmer löst dies mit einer intelligenten Eigenentwicklung, der Schaftstützlünette. Sie erfüllt zwei Stütz-Funktionen. Zum einen Abstützung des Werkzeugschafts direkt hinter der Spannzange, und zum anderen eine Abstützung durch eine manuell positionierbare Stützlünette für länger auskragende Werkzeuge. Bei der Schaftabstützung wird das Werkzeug über einen pneumatisch betätigten Andrückfinger mit 50 Kilogramm in ein fest fixiertes Hartmetallprisma gedrückt, die Stützlünette wird motorisch angestellt.

Bei der Antriebsauslegung der beiden Schleifeinheiten kann der Kunde seine Bedürfnisse realisieren. Riementrieb oder auch Motorspindel sind machbar, so dass die Nutbearbeitung auf Spindel eins und das Fertigschleifen der Schneidengeometrie auf Spindel zwei optimal gestaltet werden können.

Eine weitere pfiffige Idee ist die Eigenentwicklung einer „austauschbaren Abrichteinheit“. Sie wird von Hand in die Maschine eingebracht und indexiert und arbeitet nicht im Bereich der Prismenauflagen, um Verschmutzungen hier zu vermeiden. Die Adaptionsschnittstelle ist bei allen Maschinen vorhanden, somit ist die Abrichteinheit auch auf anderen Maschinen einsetzbar.

Der Wärmehaushalt an der Maschine wird über einen Plattenwärmetauscher geregelt. Er ist an das Kühlmittelnetz des Kunden angeschlossen, somit kommt die Maschine ohne ein eigenes Kühlaggregat aus. Gekühlt werden alle Antriebe, die Schleifspindeln und die A- und C-Achse. Als Kühlmittel wird das Schleiföl verwendet, was unproblematisch ist bei Leckagen. Beide Kreise werden auf gleichem Temperaturniveau gefahren, das bringt Thermostabilität in der Maschine. Im Arbeitsraum der Maschine ist eine Vielzahl von Leitblechen zur Kühlmittelabfuhr angebracht, um keinen Wärmeeinfluss auf das Polymerbetonbett zu verursachen.

Das Zusammenwirken von steifem, schwingungsgedämpften Aufbau mit dem nebenzeitenreduzierten Prozess (kurze Verfahrwege zwischen den Spindeln) und hoher Einsatzdauer der Schleifscheiben ergibt die Wirtschaftlichkeit. Qualität wird erreicht durch, weniger Schleifscheiben-Wechselzyklen, dadurch dass der Schleifdruck immer auf die Festlagerseite an der Schleifspindel geht, durch Temperaturkonstanz, erzielt durch Temperierung in den Antriebselementen und im Schleif-/Kühlöl und durch den steifen Gesamtaufbau. Die Lage der Arbeitsebene an beiden Schleifscheiben direkt im Drehpunkt der C-Achse bedingt geringste Kompensationswege der Linearachsen bei Bewegungen aller Achsen im Raum, was sich positiv auf die Schleifergebnisse auswirkt.

Bearbeitung

Beim Maschinencheck wurde der Prozess zur Herstellung eines Vollhartmetallwerkzeugs mit Durchmesser 0,3 Millimeter und einem Schneideneckradius von 0,04 Millimeter gezeigt. Beim anschließenden mikroskopischen Messen und Auswerten ergab sich eine maximale Abweichung vom Sollradius von 0,0004 Millimeter. Eine erstaunliche Genauigkeit.

Schleifscheibenmagazin

Ein für Vollmer wichtiges Konstruktionsprinzip, da wo es möglich ist, Funktionalitäten mechanisch auszuführen ist beim Schleifscheibenwechsler vollzogen. Mechanische Lösungen bieten in der Regel geringere Störanfälligkeit durch den Wegfall von diversen elektrischen Komponenten.

Beim Schleifscheibenwechsel fährt die Y-Achse auf eine Werkzeugwechselstellung in der die Spannfutter für die Schleifscheibensätze mechanisch aufgedrückt werden. Die auf Wuchtgüte G1 gewuchteten Schleifpakete werden danach durch den Eigenbau-Wechsler in die HSK-Aufnahme der Maschine zwangsgesteuert über Kurvensegmenten übergeben. Das Schleifscheibenmagazin fasst acht Plätze. Eine Besonderheit ist der prozessoptimierte, parallel ablaufende Wechsel von Schleifscheibe und Werkstück. Dies bringt neun Sekunden Zeiteinsparung.

Werkstückbeschichtung

Auch die Beschickung der Maschine über einen Doppelgreifer ist Eigenbau. Das kompakte Plattenmagazin speichert bis zu 900 Werkstücke, wodurch mannlos gefertigt werden kann. Ein Werkstückwechsel mit Roboter ist auch realisierbar.

Steuerung

Im Steuerungsbereich setzt man einzig auf die Numrotoplus von NUM. Die Steuerung bietet alle für das Schleifen von Werkzeugen signifikanten Funktionalitäten. Sie ist über Touchscreen oder auch Maus bedienbar und mit einem HMI-Panel von Vollmer ausgestattet. Der Aufbau des Bedienpults, die Verschiebbarkeit und der Zugang zur Maschine sind sehr ergonomisch gestaltet. Auf der Steuerung ist ein Kalibrierprogramm für die Maschine abgelegt, mit dem zyklisch die Verfahrgenauigkeit der Achsen geprüft und korrigiert werden kann. Dazu wird ein im Arbeitsraum vorhandener Messtaster genutzt.

Service/TCO

Die Servicehotline ist werktags für elf Stunden besetzt und der Reiseantritt der Fachkraft beginnt innerhalb von 24 Stunden nach Eingang der Störungsmeldung (in Deutschland). Die Serviceberichte der Fachkräfte werden in der Serviceleitung durchgeschaut und dann in eine Datenbank (SAP-System) eingegeben.

Beim Maschinencheck wurde von der Serviceleitung beeindruckend dargestellt wie über Auswertungen und Analysen die Servicedaten genutzt werden. Speziell der Zugriff aller Fachkräfte weltweit auf neueste Daten, baureihenbezogene Änderungen, Erfahrungswerte, gespeichert in einer Netzcloud hilft bei der Fehlerbehebung vor Ort. Hier arbeitet Vollmer mit einem Tool – Oculavis – um die Transparenz und den kundenbezogenen Service-Support weiter zu verbessern. Seit März 2020 werden neue Dienstleistungen angeboten.