Keine USG 500 ist exakt wie die andere. In diese Maschine hat Dama den Lehmann Drehtisch EA-520 mit einem Gegenlager abgestützt.

Keine USG 500 ist exakt wie die andere. In diese Maschine hat Dama den Lehmann Drehtisch EA-520 mit einem Gegenlager abgestützt.

L als schwenkbarer Maschinentisch fungiert Er trägt eine von Dama selbst gebaute, schnelldrehende Torque-Achse

Die Dama Technologies AG im Schweizer Ort Lömmenschwil hat sich eine Nische erobert, erläutert Geschäftsführer Marcel Weber: „Wir entwickeln und bauen fast ausschließlich Maschinen für die Bearbeitung von sprödharten Werkstoffen, sogenannten Advanced Materials, zu denen Industriekeramik, Saphir, Glas sowie Composite Materials, also auch neue sehr schwer zerspanbare Materialien gehören. In diesem Umfeld haben wir uns hauptsächlich auf den Bereich Schleifen mit Ultraschallunterstützung konzentriert.“ Die Entwicklung eines modularen Schleifmaschinen-systems ermöglicht Dama eine große Angebotsbreite. Je nach Kundenwunsch werden Maschinen zum Rund- und Flach- bis hin zum Konturenschleifen konfiguriert, von einachsig bis fünfachsig simultan. „Unsere Spezialität liegt darin, dass wir der rotativen Schleifbewegung eine durch Ultraschall angeregte axiale Oszillation überlagern“, erklärt Weber. Das heißt, die eigentliche Bearbeitung ist das Schleifen mit rotierenden Werkzeugen wie Schleifscheiben oder Schleifstifte. Gleichzeitig schwingt das Werkzeug in einem definierten Bereich. Dadurch reduzieren sich die benötigten Bearbeitungskräfte und Bearbeitungszeiten. Zudem lassen sich kleinere Werkzeuge einsetzen und feinere Strukturen erzeugen. Insbesondere bei der Hartbearbeitung eröffnet diese Technik viele neue Möglichkeiten.

Die Basistechnik, um den Ultraschall in einer Werkzeugmaschine zu nutzen, hat die 2001 gegründete Dama Technologies AG vom Vorgängerunternehmen Dama (Darmstädter Maschinenbau)

Dama Bearbeitungsbeispiel

Ein typisches Bearbeitungsbeispiel für die USG 500 sind solche Elemente eines Laser-Gyros (Laserkreisel).
Bilder: Dama, Lehmann

Optikmaschinen übernommen und kontinuierlich weiterentwickelt. Heute erzeugt ein Ultraschallgenerator Schwingungen in einem Frequenzbereich zwischen 20 und 45 kHz. Die elektrische Energie wird in einem Wandler in mechanische Bewegungen umgesetzt, die dann aufs Werkzeug übertragen werden. „Eine nicht ganz einfache Prozesskette“, erwähnt Weber. „Wobei unsere neuen Systeme, bei denen die Energieübertragung induktiv, also kontaktlos erfolgt, sehr störungs- und wartungsarm funktionieren.“

 

Kernelement der Maschinen

Dama- Ultraschall-Schleifmaschine

Ideal für die fünfachsige Bearbeitung sprödharter Materialien: die Dama- Ultraschall-Schleifmaschine USG 500.

Dieses Ultraschallsystem ist ein Kernelement des Dama-Schleifmaschinen-baukastens, der zahlreiche weitere Standardelemente enthält. Die Basis für die hochpräzise Schleifbearbeitung legt ein stabiler, schwingungsarmer Gussständer. Üblicherweise verfügen die Maschinen über drei Linearachsen, die über Servomotoren mit vorgespannter Kugelumlaufspindel angetrieben werden. Sie sind außerhalb des Bearbeitungsraums angeordnet und somit gegen Schleifschlamm und Staub geschützt. Lineare Rollenführungen sorgen für eine ruhige, stabile Bewegung. Je nach Applikation kann der Anwender aus verschiedenen Spindeln und Spannvorrichtungen, Werkzeughaltern und Werkzeugen mit oder ohne Werkzeugwechsler sein optimales System zusammenstellen. Zum Arbeiten mit Mikroschleifstiften bietet eine optionale Innenspülung mit Druckkontrolle einen guten Support. Ein Kraftmesssystem mit automatischer Vorschubanpassung unterstützt bei der Prozessoptimierung und garantiert eine hohe Wiederholgenauigkeit.

Auf einen Blick

Lehmann-Drehtischtechnik Edition 3 mit PGD

Der Drehtischhersteller pL Lehmann hat seine CNC-Drehtische der Baureihe 500 weiter verbessert. Seit Januar 2015 bietet das Schweizer Unternehmen seine neue Edition 3 an, die sich besonders durch das vorgespannte und spielfreie Getriebe PGD (preloaded gear drive) auszeichnet. Dessen Vorteile sind vielfältig: Das in definiert vorgespanntem Zustand ausgelieferte PGD ermöglicht eine echte Simultanbearbeitung auch ohne Direktmesssystem. Außerdem kann bei kleineren Bearbeitungen bis zu einem Drittel des zulässigen Vorschub-Drehmomentes dank vorgespanntem Getriebe ungeklemmt bearbeitet werden. Zudem ist das Getriebe weitgehend verschleißfrei, was ein umfangreicher Langzeittest mit dem Drehtisch EA-510 – mit Standardlast und Antriebsdaten gemäß Katalog – bestätigte. Nach über 6,6 Mio. 90°-Taktungen in einer Betriebszeit von 6800 h wurde kein wesentlicher Verschleiß festgestellt. Die Vorspannung ließ lediglich um 3 Prozent je 1 Mio. Taktungen nach. Aufgrund dieser Ergebnisse und zusätzlichen Sicherheiten darf vom PGD 5000 Betriebsstunden im Dauerlauf (Simultanbetrieb bei ED 100 Prozent) oder 20 000 Betriebsstunden im Positionierbetrieb (ED 20 Prozent nach Katalog) oder 20 Mio. 90°-Positionierungen ohne Getriebespiel nachstellen zu müssen, erwartet werden (gültig mit Standardlast gemäß Katalog, bei bestimmungsgemäßem Gebrauch; der zuerst erreichte Grenzwert zählt).

Die drei Linearachsen der USG lassen sich durch Rundachsen ergänzen. So kann etwa eine B-Achse installiert werden, um den Kopf zu schwenken und vierachsige Bearbeitungen durchzuführen. Auch für fünfachsige Bearbeitung, die immer stärker nachgefragt wird, hat Dama eine Lösung parat: die Ultraschall-schleifmaschine USG 500. Für diese Version haben die Dama-Entwickler einen Standard-Drehtisch EA-520.L des Schweizer Herstellers pL Lehmann in die Maschine integriert. Der CNC-Drehtisch ist an einem speziellen Support befestigt, der eine geometrisch präzise Ausrichtung ermöglicht. Er dient als vierte Achse, um das Bauteil zu schwenken. „Wenn wir eine Indexierachse mit einem selbsthemmenden Antriebsmechanismus, also einem Getriebe, benötigen, arbeiten wir schon seit 2007 mit Lehmann zusammen“, betont Weber. „Aus Erfahrung wissen wir, dass bei diesen Achsen die Präzision über eine lange Lebensdauer hin stimmt. Mit den Produkten anderer Anbieter haben wir etwas weniger gute Erfahrungen gemacht.“

 

Weitere Drehachse

Bei der USG 500 sitzt auf dem Lehmann-Drehtisch eine weitere Drehachse, ein von Dama selbst gebauter Direktantrieb. Sie ist ebenfalls indexierbar und hochpräzise. Als Torque-Achse bietet sie eine höhere Drehzahl und geringeres

Dama Resonator

Dieser auf einer USG 500 bearbeitete Resonator wird – ähnlich wie der Laser-Gyros – auch für Positionier- und Lageerkennungssysteme benötigt. Hier sind Rundlaufgenauigkeiten vom Innen- zum Außendurchmesser von zirka 2 µm einzuhalten.

Drehmoment als ein Getriebemotor, was den anvisierten Schleifbearbeitungen geschuldet ist.

Ein typisches Beispiel für eine fünfachsige ultraschallunterstützte Schleifbearbeitung stammt aus der optischen Industrie: ein sogenanntes Laser-Gyros (Laserkreisel), das aus einem quadratischen Block aus glaskeramischem Material besteht, der auf allen vier Seiten präzise Bohrungen enthält. Das Bauteil gehört zu Positioniersystemen, die in der Luft- und Raumfahrt, im Schiff- und Zugverkehr, aber auch in Bohranlagen verwendet werden, wo Positionierungen oder Lageveränderungen mit sehr hoher Präzision erkannt werden müssen.

„Der Lehmann-Drehtisch und die Dama-Torque-Achse ergänzen sich ideal. Der EA-520 hat die richtige Größe und liefert das benötigte hohe Drehmoment, um die aufgesetzte Torque-Achse sicher und präzise zu schwenken.“
Marcel Weber, Geschäftsführer Dama Technologies

 

Lehmann Dama Drehtisch2

Überzeugt durch Präzision und Langzeitqualität: der Lehmann-Drehtisch EA-520, der in dieser Dama USG 500 als einseitig eingespannte vierte Achse eingesetzt ist. Er trägt als fünfte Achse einen von Dama selbst gebauten Torque-Antrieb.

Auch andere Branchen wie die Uhrenindustrie oder Medizintechnik nutzen diese speziellen 5-Achs-Maschinen für das Schleifen keramischer Werkstoffe. Selbst präzise Simultanbearbeitung ist möglich. Laut Weber ergänzen sich hierbei der Lehmann-Drehtisch und die Dama Torque-Achse ideal: „Der EA-520 hat die richtige Größe und liefert das benötigte hohe Drehmoment, um die aufgesetzte Torque-Achse sicher und präzise zu schwenken. Auch die Haltekraft ist völlig ausreichend, denn beim Schleifen treten keine großen Bearbeitungskräfte auf.“ Zudem hält sich das bei Lastwechseln problematische Umkehrspiel in so engen Grenzen, dass es die Präzisionsanforderung durch den Einsatz eines optischen Winkelmesssystems und entsprechender Regelung erfüllt. „Wir garantieren heute eine Genauigkeit von ± 5 s, wissen aber, dass die tatsächlichen Werte deutlich darunter liegen“, ergänzt er.

 

Neue Edition 3

Gespannt ist der Dama-Geschäftsführer auf die erst seit kurzem angebotene Edition 3 der Lehmann-Drehtische, die mit dem von Lehmann neu entwickelten PGD (preloaded gear drive) ausgestattet ist. Dieser Getriebedrehtisch wird in definiert vorgespanntem Zustand ausgeliefert und ermöglicht die Simultanbearbeitung auch ohne Direktmesssystem. Bei der nächsten Gelegenheit wird Dama die Drehtische mit PGD einsetzen. Das wird nicht allzu lange auf sich warten lassen, denn in der Regel werden von der USG 500 etwa fünf Stück pro Jahr gebaut.

Für den einfachen Umgang mit der fünfachsigen Ultraschall-schleifmaschine sorgt eine CNC-Steuerung aus dem Hause B&R Automation. Weber erklärt: „Dieses österreichische Unternehmen kommt

Lehmann Drehtisch

Der Lehmann-Drehtisch bietet hohe geometrische Präzision in Form sehr guter Rund- und Planlaufeigenschaften.

zwar eher aus dem SPS-Segment, bietet aber eine CNC mit großer Offenheit an. So können wir für eine Arbeitsumgebung sorgen, die einfache und übersichtliche Dialoge für Bohren, Ausbohren, Trennschleifen, Flach- oder Linsenschleifen enthält. Das vereinfacht das Einrichten und Programmieren, so dass auch Mitarbeiter ohne spezielle CNC-Kenntnisse die Maschine bedienen können. Kombiniert mit einer CAM-Lösung lassen sich auch komplizierte 3D-Geometrien schleifen.“

Kontakt: