Besondere Anforderungen an moderne Frässysteme im Mikrobereich

Mit Neuheiten im EMO-Jahr aufzuwarten gehört praktisch zur Pflichtaufgabe jedes innovativen Unternehmens. Für die Imes-Icore GmbH aus Eiterstadt ist es die 5-Achs-HSC-Fräsmaschine Premium 5030 zum hochpräzisen Fräsen – eine "konsequente Weiterentwicklung" des Vorgängermodells 4030.

Die Entwicklung erfolgte "aufgrund der veränderten Anforderungen, die unsere Kunden an moderne Frässysteme stellen", erklärt Frank Schneider, Vertriebsleiter Industriesysteme.

Das Frässystem verfügt über einen Verfahrweg von circa 500 mm x 300 mm. Linearmotor-Technologie, HF-Spindeln sowie hochpräzise HSK-Werkzeugaufnahmen ermöglichen der Maschine höchste Genauigkeiten bei gleichzeitig hohen Geschwindigkeiten.

Eine weitere Neuerung ist die Präzisionsmaschine Premium 1010 Micro zum Herstellen hochpräziser Kleinteile in Einzelfertigung oder Serien. Das 5-Achs-HSC-Frässystem bietet die zusätzliche Möglichkeit, Automationssysteme wie beispielsweise Handlingsysteme oder Roboter für die mannlose Fertigung anzubinden. Durch erweiterte Steuerungs- und Kommunikationsmöglichkeiten ist es möglich, unterschiedliche Automatisierungseinheiten zu integrieren und diese im Fertigungsprozess selbst zu steuern.

Die aktuelle Entwicklung bringt Simon Eickholt, Marketing- und Vertriebsleiter der Kern Microtechnik GmbH, Eschenlohe, so auf den Punkt: "Wir sehen im Markt einen großen Bedarf an hochgenauen Teilen, die hocheffizient hergestellt werden müssen, und mit unseren Maschinen bekommen unsere Kunden das passende "Werkzeug" dazu. Zur Fertigung ist aber sehr viel zusätzliches Produktions-Know-how erforderlich, ohne das eine wettbewerbsfähige Produktion selbst mit der besten Maschine nicht möglich ist.
Der Wettbewerbsdruck ist gerade in Hochlohnländern über alle Branchen hinweg enorm. Es lässt sich in der Fertigung nur durch lange Maschinenlaufzeiten und geringen Personaleinsatz Geld verdienen. "Vollautomatisierte Anlagen, die mannlos Teile mit einer Genauigkeit von 2 µm fertigen, sind bei uns inzwischen der Standard", sagt Eickholt:

"Wir liefern deshalb inzwischen mehr als 70 Prozent aller Maschinen mit Werkstückautomatisierung, dies ist auch anschaulich in unserer eigenen Auftragsfertigung zu sehen." Analog dazu gewinnt die TCO-Betrachtung als Messgröße im Maschinenbau immer größere Bedeutung: "Deshalb beschäftigen wir uns mit robuster Technik, um in Zukunft besonders niedrige Betriebs- und Servicekosten gewährleisten zu können. Des Weiteren sehen wir aller Orts Fachkräftemangel und wollen daher leicht bedienbare Maschinen bauen, die den Mitarbeiter bestmöglich unterstützen."

Bei der Bearbeitung von Kunststoffspritzgussformen für Reflektoren, wie sie etwa im Fahrzeugbau als Rücklichter eingesetzt werden, hat Makino bereits vor einigen Jahren ein neues Verfahren entwickelt, das sogenannte Mirror Finish System.

Hierbei wird, erläutert Matthias Wilke, Produktmanager Werkzeug- und Formenbau der Makino Europe GmbH, Hamburg, "mit einem speziellen Werkzeug aus polykristallinem Diamant eine sehr konturtreue Spiegeloberfläche erzeugt, die eine hervorragende optische Genauigkeit und Oberflächenqualität besitzt." Es ersetzt das aufwendige und zeitintensive Elektropolieren.

Um dieses Verfahren auch bei komplizierten Reflektorformen einsetzen zu können, hat Makino jetzt eine spezielle Spindel entwickelt, die es ermöglicht, mit kürzeren Werkzeugen arbeiten zu können.

Diese Zusatzspindel kann automatisch in die eigentliche Bearbeitungsspindel eingewechselt werden und ist eine unabhängige Einheit, deren Antrieb über eine Luftturbine erfolgt.

Die zusätzliche Spindel ist unter einem festen Winkel von 30º zur Z-Achse montiert und kann über die in der Hauptspindel integrierte C-Achse simultan mit den Linearachsen um 360º gedreht werden. Somit kann bei steilen Konturen die Werkzeuglänge reduziert werden. Auch bei diesen schwierigen Anwendungen wird jetzt die kostengünstige und schnelle Bearbeitung mit dem Mirror Finish System ermöglicht.

Die Spindel dreht mit Drehzahlen von bis zu 60 000 min-1 und hat eine hervorragende Laufruhe und Genauigkeit. Zum Antrieb wird temperaturstabilisierte Druckluft verwendet, die das Spindelwachstum eliminiert. Die Werkzeugvermessung erfolgt mit zwei Lasern, die um 90° versetzt montiert die Lage des Werkzeugs im Raum ermitteln können. Eine Werkzeugmittelpunktkompensation (TCP) ermöglicht 4-Achs-Simultanbearbeitungen.

Oberflächengüten von bis zu Ra 20 nm (Ra 0,02 µm) mit 3D-Formgenauigkeiten unter 1 µm am Teil können erreicht werden. Nacharbeiten werden unnötig oder drastisch reduziert. Genauigkeiten, Kantenschärfen und Eckenradien werden durch das Mirror Finish System nicht mehr manuell oder elektrochemisch negativ beeinflusst. Prozessoptimierung auch im Bereich der Mikrobearbeitung hat die Röders GmbH, Soltau, im Fokus. Oliver Gossel, Vertriebsleiter HSC-Maschinen der Röders GmbH, Soltau, fasst die Entwicklungstrends so zusammen: "Durch eine weitere Optimierung unserer Steuerungs-Regelungstechnik konnte eine weitere Reduktion der Bearbeitungszeiten bei unverändert hoher Bearbeitungsgüte erreicht werden. Diese Funktionalität können über ein Update auch Bestandskunden auf ihren Maschinen nachrüsten." nh