Microfinishing braucht genaueste Messtechnik. Hier eine Kurbelwelle im Messlabor bei Thielenhaus.

Microfinishing braucht genaueste Messtechnik. Hier eine Kurbelwelle im Messlabor bei Thielenhaus.

Neueste Entwicklungen mit Inprozess-Messung fordern die Steuerungssysteme heraus

Die Maschinen von Thielenhaus, realisiert in verschiedenen Baureihen, folgen der Bearbeitungsaufgabe und den Anforderungen der jeweiligen Anwender. Neben halbautomatischen Maschinen für Plan- und sphärische Flächen sind Vollautomaten für Fertigungssysteme von Automobilherstellern ebenso gefragt.

Als Beispiele nennt Holger Steinwender, Projektleiter Neuentwicklungen bei Thielenhaus, die Baureihen Crankstar für die Bearbeitung von Kurbelwellen und Microstar, auf der etwa

Einspritzdüsen bearbeitet werden. Das Microfinish oder Superfinish, früher teilweise auch als Kurzhubhohnen bekannt, erläutert der Experte, gehört zu den spangebenden Bearbeitungsverfahren mit geometrisch unbestimmter Schneide. Auffallend dabei sind oszillierende Werkzeugbewegungen, kleinste Abtragsmengen und höchste Präzision.

„Wenn ein Fingerabdruck auf einer Fensterscheibe noch immer eine Dicke von 3 µm hat, dann ist die Rautiefe nach dem Superfinischen mit Ra = 0,06 µm wirklich sehr gering zu nennen“,

Microfinish-Maschine Crankstar VE

Crankstar VE, eine Microfinish-
Maschine speziell für Kurbelwellen. Die Bearbeitung der Lagerstellen erfolgt mit Hilfe von abrasiven Finishbändern. Die gesamte Steuerungs- und Antriebstechnik kommt von
Siemens. Werkbild: Thielenhaus

beschreibt Steinwender. Diese Methode führt zur Beseitigung amorpher Schichten an der Werkstückoberfläche und zur Erhöhung der Druckeigenspannung. Darüber hinaus soll sie eine metallurgisch reine Oberflächenstruktur, die Minimierung der Reibwerte an Berührungsflächen sowie die Erhöhung von Belastbarkeit und Wirkungsgrad der Mechanismen etwa eines Motors garantieren.

Gute Beispiele für die Anwendung liefert die Automobilindustrie, skizziert der Experte: „Bei Einspritzsystemen, die mit bis zu 3000 bar belastet werden, hält nur noch eine rein metallische Dichtung mit glattesten Oberflächen dem Druck stand.“ Auch bei der Bearbeitung von Lagerstellen an Kurbelwellen vermindet Microfinish die Reibung deutlich und macht so den Motor verbrauchsärmer und langlebiger.

Auf einen Blick

Vorteile Sinumerik 840D sl

  • Sinumerik 840D sl mit Hardwarestand 1B, Software-Stand 4.5, PCU 50.5
  • versorgt bis zu sechs NC-Kanäle und bis zu 19 NC-Achsen
  • Sinumerik Operate als Bedienoberfläche
  • Antriebe: Sinamics S120
  • Motoren 1FK/1FT
  • eingesetzte Bussysteme sind Profibus DP als auch Profinet
  • intelligente Peripherie über ET 200 und Drive-Cliq-Module
  • Kopplung mit externen Systemen, zum beispiel Ladeportalen, über Profibus

Weitere Beispiele sind Kugellager und die Bearbeitung von Teilen elektrischer Servolenkungen. „Wir können mit Stolz sagen, dass alle elektrischen Servolenkungen, die feinstbearbeitet sind, mit Thielenhaus-Maschinen gemacht wurden“,

Finish-Bandfuehrung

Detailbild der Finish-Bandführung bei der Bearbeitung eines Lagerzapfens.

berichtet er weiter.

Bei der Baureihe Microstar wurde nach Herstellerangaben die erste dynamische Prozessregelung durch ein auf dem Werkzeugschlitten integriertes, verschleißloses Piezosystem beim Vor- und Fertig-Finishen sowie beim Ausfeuern die Anschnitterkennung und Bearbeitungskraft im Grammbereich geregelt. Ständiger Ausgleich der Soll- und Ist-Kurve regelt während der Bearbeitung in der Maschinensteuerung die Kraftbegrenzung. Dem Experten zufolge kann so die Werkzeugstandzeit gegenüber bisher bekannten Systemen um das Zehnfache erhöht werden.

Siemens  Schaltschrank

Die Schaltschränke für Thielenhaus werden im Werk für Kombinationstechnik (WKC) der Siemens AG in Chemnitz hergestellt.

Ein Video zum Thema finden Sie hier.

Das verbessert die Prozesssicherheit der Maschinen, was insbesondere in der Automobilindustrie mit hohen Stückzahlen pro Tag im Verbund mit anderen Maschinen verlangt wird. Maschinenstillstände sind dabei äußerst unerwünscht.

„Neben den maschinenbaulichen Maßnahmen speichern wir dafür auch die elektrischen und die fluidischen Schaltpläne auf der Steuerung, damit im Servicefall ein direkter Zugriff erfolgen kann und nicht noch lange gesucht werden muss“, erläutert Steinwender.

Aufgrund der wesentlich geringeren Kräfte ist der Aufbau der Maschinen nicht mit Standardwerkzeugmaschinen etwa für das Fräsen oder Drehen zu vergleichen.

 

Flexible Steuerung

Zudem muss das Steuerungskonzept leistungsfähig und flexibel sein, da Thielenhaus mit den Standardlösungen nicht auskommt, beschreibt der Experte weiter. „Das betrifft die Bedienoberfläche, den

Holger Steinwender, Arne Thielenhaus, Bernhard Kreutzer und Matthias Roewer

Die Gesprächsteilnehmer in Wuppertal (v.l.n.r.): Holger Steinwender, Arne Thielenhaus, Bernhard Kreutzer und Matthias Röwer

nahezu automatischen Betrieb in Fertigungszellen, die Aufnahme spezieller NC-Programme und die Verarbeitung von Prozessdaten in kürzester Zeit“, erläutert Bernhard Kreutzer, Vertriebsbeauftragter im Bereich Industrie Vertrieb der Region West bei Siemens. Aus diesem Grund setzt der Maschinenbauer auf die hohe CNC-Performance und Offenheit der Sinumerik 840D sl für die Microfinish-Maschinen.

Thielenhaus gestaltet die Bedienoberflächen seiner Systeme selbst und nutzt in der Entwicklung den bewährten Systembaukasten Transline, da sehr viele Maschinen an die Automobilindustrie geliefert werden. „Mit Transline bietet Siemens einen von den Automobilwerken akzeptierten Standard mit vielen Automatisierungskomponenten, welche für die jeweilige Aufgabe frei wählbar sind“, erläutert Kreutzer.

SiemensSinumerik 840D s

Die Sinumerik 840D sl ist leistungsfähig und flexibel genug, um auch spezielle Bearbeitungsmaschinen wie etwa Microfinish-Maschinen steuern zu können.

Viele Anwender wünschen dem Experten zufolge quasi vollautomatische Maschinen, ohne etwas mit Programmerstellung oder speziellen Steuerungsfunktionen zu tun haben zu müssen. Auch bei der Umrüstung der Maschinen wird voller Komfort gewünscht. So soll nur noch vorgegeben werden, welches Teil bearbeitet werden soll, alles andere veranlasst die Steuerung.

„Dazu brauchen wir eine Steuerung, die leistungsfähig genug ist, die Messdaten vom Kraftsensor im Millisekundenbereich zu verarbeiten und darauf zu reagieren. Das schaffen wir mit unserem System, der Sinumerik 840D sl“, betont Kreutzer.

Jede Maschine ist mehr oder weniger ein Unikat, beschreibt er weiter. Die elektrische Ausrüstung wird daher gemeinsam von Thielenhaus und Siemens erarbeitet.

„Um die Zukunft des Superfinishing muss man nicht bangen“, sagt Kreutzer abschließend. Denn je höher die Anforderungen an Fahrzeuge hinsichtlich Spritverbrauch und Umweltschutz werden, desto mehr Teile müssen feinstbearbeitet werden. Insofern stehen die Zeichen auf Wachstum.

Kontakt: Thielenhaus Technologies GmbH, www.thielenhaus.com
Siemens AG CSCM, www.siemens.de/sinumerik
AMB Halle 4, Stand C12