So wird's gemacht – Teil 2: Das Aufbringen von Genauigkeit
Werkzeugmaschinen und Produktionsmaschinen in der Halbleiter-, Laser-, Medizin- und Verpackungsindustrie führen hochgenaue Prozesse aus. Hierfür müssen die einzelnen Komponenten der Maschine perfekt mit dem Maschinenbett oder Gestellbauteil zusammengesetzt werden. Und das ist wiederum nur möglich, wenn die Oberflächen auf den Tausendstel-Millimeter genau aufgebracht werden. Wie das geht? Das erfahren Sie jetzt!
Um Maschinenelemente wie Führungen, Tische, Schlitten, Antriebe, Mess- und Prüfequipment, Spindeln und Spanneinrichtungen auf Maschinengestellen und ihren Komponenten exakt zu fixieren, müssen hochgenaue Flächen auf dem Maschinenbett und/oder Gestellbauteil vorhanden sein. An Gussrohlingen können, abhängig von der Gießformgeometrie und -ausführung, bereits Maß-, Form- und Lagegenauigkeiten von wenigen Zehntelmillimetern erzielt werden.
Die finalen Genauigkeitsanforderungen an diese Montageflächen und an Flächen für Gleit- und hydrostatische Führungen im μm-Bereich, also Tausendstel-Millimeter, lassen sich nach dem Abguss im Wesentlichen durch verschiedene Prinzipien realisieren. Die erreichbaren Genauigkeiten sind dabei vergleichbar.
Welches Verfahren sich im Einzelfall am besten eignet, hängt von technischen und wirtschaftlichen Aspekten ab wie
- Anzahl der geplanten Teile
- Funktionen der Flächen
- Größe und Gewicht der Gestellbauteile
- Komplexität und Lage der Genauigkeitsflächen
So funktioniert’s – Herstellung hochgenauer Flächen auf Mineralgussrohlingen
Die Herstellung hochpräziser Funktionsflächen auf Mineralgussgestellen stellt hohe Anforderungen an die entsprechenden Fertigungsverfahren. Die erreichbare Genauigkeit hängt wesentlich vom gewählten Genauigkeitsverfahren und von dessen Ausführung durch Mensch und/oder Maschine ab, kaum aber vom Gestellwerkstoff: So können durch Handläppen auf Mineralguss ebenso hohe Genauigkeiten aufgebracht werden wie durch Schaben auf Grauguss oder Stahl.
Voraussetzung für das Erreichen höchster Genauigkeiten sind klimatisierte Werkhallen und eine von der Genauigkeitsaufbringung über das Messen und die Montage bis hin zum Betrieb der Maschine beibehaltene Aufstellstrategie.
Fräsen
Das mechanische Bearbeiten von Mineralgussteilen mit eingegossenen Stahl- bzw. Gussplatten oder -leisten ähnelt der Fräs- und Bohrbearbeitung von Maschinengestellen aus Stahl oder Grauguss auf großen und genauen Bearbeitungszentren. Ein anschließendes Schleifen und/oder Schaben der Stahlteile mit speziellen handgeführten Schabwerkzeugen ist möglich. Das Fräsen spezieller Belagsysteme erfordert eine sorgfältige Auswahl geeigneter Werkzeuge.
Schleifen
Das hochpräzise Schleifen von Maschinengestellen aus Mineralguss erfolgt auf entsprechend dimensionierten und hochgenauen Flachschleifmaschinen. Die Herausforderung liegt in der exakten Abstimmung von Drehzahl, Vorschub und Schleifmittel auf den Mineralguss und die eingegossenen Gewindeeinsätze aus Stahl. Die Verwendung präziser Stahlgießformen und die hohe Genauigkeit der darin hergestellten Mineralgussrohlinge ermöglichen es, ohne Vorbearbeitung und somit wirtschaftlich zu schleifen.
Handläppen
Die geschliffenen Flächen können anschließend handgeläppt werden. Dabei wird ein Gemisch aus Wasser oder Öl und feinsten Körnern mit einer Läppscheibe gleichmäßig auf dem Gestellbauteil aus Mineralguss bewegt. Die losen Körner rollen über die Bauteiloberfläche und drängen mit ihren Kornspitzen den Werkstoff zur Seite, der dann von den folgenden Körnern ausgebrochen wird. Es entstehen hochpräzise Führungs- oder Montageflächen.
Spanloses Abformen
Wird die Herstellung von abgeformten Genauigkeitsflächen in temperierten Hallen und räumlich getrennt von anderen Produktionsprozessen mit hochgenauen Lehren durchgeführt, können an Maschinengestellen Passgenauigkeiten von wenigen Mikrometern erreicht werden. An die auch als Abformmassen bezeichneten Belagsysteme (Spezialharze mit geeigneten Füllstoffen) werden sehr hohe Anforderungen gestellt:
- hohe Druckfestigkeit
- hochgradig hydrophob
- höchste Verschleißfestigkeit
- ausgezeichnete Gleitfähigkeit mit gutem Notlaufverhalten
- gleichmäßiges Laufverhalten (ohne Stick-Slip-Effekt)
- läppbar
Die Abformmassen werden in Dissolvern nach Vorschrift gemischt und dann auf die abzuformenden Flächen aufgegossen oder in den Zwischenraum von Mineralgussrohling und Abformlehre eingepumpt. Je nach Rezeptur kann die Lehre nach 14 bis 16 Stunden entfernt werden.
Vorteile:
- Hohe Wirtschaftlichkeit, vor allem bei mittleren bis großen Stückzahlen, da der kostenintensive Einsatz von Bearbeitungsmaschinen entfällt.
- Gesamter Prozess wird firmenintern von RAMPF abgewickelt: Abformung in klimatisierter Halle bei 20 °C, keine externen Bearbeiter und Transporte notwendig.
- Hohe Prozesssicherheit, da weder von Maschine noch Werkzeug beeinflusst.
- Nur sehr wenige Fräs- und Schleifbearbeiter können bei solchen Bauteilabmessungen derart hohe Genauigkeiten prozesssicher erreichen; die Abformtechnologie schafft Unabhängigkeit von diesen Dienstleistern (beispielsweise konjunkturbedingte Auslastung) und stellt damit eine Just-in-Time-Lieferung sicher.
Die Fräs-Dreh-Zentren STAMA MT 733 der CHIRON Group sind weltweit in zahlreichen Branchen als Komplettbearbeitungslösung für die produktive und flexible Einzelteil- und Serienfertigung im Einsatz. Die ultrastabilen und ultrapräzisen Maschinengestelle sind aus EPUMENT® Mineralguss und werden auf besondere Weise hergestellt: mit der innovativen und wirtschaftlichen Abformtechnologie von RAMPF Machine Systems.