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Schleifmaschinen

Neue Rundschleifmaschinen bieten Vielfalt und ein Plus an Präzision

| Autor/ Redakteur: Wolfgang Fili / Bernhard Kuttkat

Egal, ob außen oder innen, exzentrisch oder ohne Spitzen – Rundschleifzentren der jüngsten Generation machen dort weiter, wo die Entwicklung Anfang des Jahrzehnts ins Stocken geraten ist. Neuer Stand der Dinge sind kürzere Umrüst-, Takt- und Nebenzeiten, sind mehrere statt nur eines Verfahrens und ein Plus an Präzision.

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Bis zu 500 mm lange und 30 kg schwere Kurbelwellen glatt, genau und wirtschaftlich finishen: Das waren die Entwicklungsziele für das Kurbelwellen-Schleifzentrum PM 2 der Naxos-Union. Bild: Naxos-Union
Bis zu 500 mm lange und 30 kg schwere Kurbelwellen glatt, genau und wirtschaftlich finishen: Das waren die Entwicklungsziele für das Kurbelwellen-Schleifzentrum PM 2 der Naxos-Union. Bild: Naxos-Union
( Archiv: Vogel Business Media )

Entwicklung sei ein Hardcore-Job, lässt Dr.-Ing. Frank Fiebelkorn diskret durchblicken. „Zum einen wird immer mehr Standardisierung bei der Beschaffung von Fertigungsanlagen gefordert. Zum anderen muss gewährleistet sein, dass diese sich auch für neue Aufgaben einsetzen lassen“, sagt der für Forschung und Technologie Verantwortliche des Schweizer Rundschleifmaschinen-Herstellers Studer AG in Thun. Was Kunden mehr denn je wünschen, seien optimierte Kosten weit über den eigentlichen Produktionsprozess hinaus.

In der Tat sind die Lebenszyklen nicht nur bei den Produkten der Studer-Kunden eingebrochen. Die Schnelllebigkeit industrieller Erzeugnisse ist ein Flächenphänomen.

Außerdem werden die Serien insgesamt kleiner und Teile wie Nischenprodukte vermehrt in kleiner Auflage gefertigt. Die Verlagerung von Großserienfertigung ins kostengünstige Ausland kommt hinzu. All dies sind die Stellgrößen für die Arbeit von Entwicklungsingenieuren wie Fiebelkorn und seinen Branchenkollegen.

Was den Rundschleifmaschinen und -zentren abverlangt wird, sind funktionale Vielfalt über die Tagesaufgabe hinaus sowie günstigere Stück- und Systemkosten – als betriebswirtschaftliche Forderung im Grunde zwar ein alter Hut, aber die Ansätze der Anbieter sind äußerst verschieden.

Schleifmaschinen können jetzt mehrere Bearbeitungsschritte zusammenfassen

So sieht Christian Pristl, Marketingchef des Nordracher Schleifmaschinenbauers Erwin Junker GmbH, die Zusammenfassung mehrerer Bearbeitungsschritte und -verfahren – Stichwort: Multimachining – als eine der bedeutendsten Entwicklungen seit der Jahrtausendwende. „Oder, wenn es allein um die Schleifbearbeitung geht, die Komplettbearbeitung eines Werkstückes in ein und derselben Einspannung.“

Analog dazu habe Junker die Integration von mehreren Komponenten in einem einzigen Operator-Panel vorbildlich gelöst. Weiter zur Sicherung und kostengünstigen Gestaltung des Bearbeitungsprozesses beigetragen habe die automatische Maßkorrektur durch eine so genannte Lern-Funktion. Letztere wird vor allem auf Maschinen für das Unrundschleifen eingesetzt.

Höhere Grundgenauigkeit der Schleifmaschine

Die Wema Glauchau GmbH, Hersteller von Rund-, Plan- und Wälzlagerschleifmaschinen, hat vor allem in die mechanische Substanz ihrer Systeme investiert und stattet diese mit Führungen und Kugelgewindetrieben höherer Traglast aufgrund neuer Führungsarten und Hydrostatik aus. „Das Ergebnis“, unterstreicht Geschäftsführer Thomas P. Bander, „ist eine verbesserte Grundgenauigkeit der Maschinen.“ Aber auch die Umrüst-, Takt- und Nebenzeiten sei ein Feld, das beharrlich beackert werde.

Gerade bei kleinen und häufig wechselnden Losen spielen sie eine entscheidende Rolle. Das Rationalisierungspotenzial ist enorm.

Entsprechend bieten die Maschinenhersteller zunehmend komfortable Programmier- und Einrichthilfen in der Steuerung ihrer Anlagen an. Studer etwa stellt dafür sein Programmiersystem Studer-Grind zur Verfügung. Mechanische und elektrische Komponenten der Maschine einschließlich umrüstbarer Handlingsysteme sind zur Bearbeitung von wechselnden Teilefamilien konzipiert und reduzieren damit die Nebenzeiten.

Schleifmaschinen-Hersteller achten auf kürzere Rüstzeiten

Systemhäuser wie die Grindaix GmbH rechnen der Rüstzeiten-Optimierung vor allem bei Verfahren wie dem spitzenlosen Schleifen wachsende Bedeutung zu. Zwar seien in jüngster Zeit vorzeigbare Einsparungen erzielt worden, aber das Ende der Fahnenstange sei längst nicht erreicht, betont Bastian Maier, der Geschäftsführer des zur Aachener WZL-Gruppe gehörenden Unternehmens.

„Überall dort, wo sich komplexe Verfahren vorwiegend auf Basis empirischen Wissens betreiben lassen, variieren die Rüst- und Fertigungszeiten mit der Qualifikation des Maschinenpersonals“, sagt Maier. Aber gerade beim Spitzenlosschleifen sei die Kinematik des Prozesses nur schwer zu beschreiben.

Software optimiert Einstellparameter der Schleifmaschine

Die von Grindaix entwickelte Software Cegris Easy könne abhelfen. Integriert in die Steuerung der Schleifmaschine, bezieht sie die Geometrie- und Prozessdaten unmittelbar über die CNC und gibt dem Anwender optimierte Einstellparameter vor, über die er eine stabile Prozessführung erreicht. Was damit unter dem Strich erzielt wird, ist eine drastische Reduktion der Einrichtzeiten um über 50% sowie eine schnelle, flexible Bewertung, Optimierung und Überwachung der Spitzenlosschleif-Prozesse.

Studer-Entwickler Fiebelkorn denkt noch einen Schritt weiter. „Mit geeigneten Programmier- und Steuerungsmodulen lässt sich auch die Komplettbearbeitung auf Schleifmaschinen insoweit realisieren, dass auch unrunde Profile oder Gewinde sich auf ein und demselben Maschinensystem präzise fertigen lassen.“ Zusätzliche Spezialmaschinen für solche Formelemente können somit entfallen. Den Schweizer Rundschleifmaschinenhersteller geht es um Vielfalt statt Einfalt.

Entsprechend unterstützen die Module der Studer-Technologierechner den Maschinenbediener eng am Prozess und verkürzen damit die Vorbereitung der Teilefertigung. Auch Funktionen wie werkstattgerechte Kontureditoren, Schnittstellen für den Import von Konturdateien, Simulationen und die Ablage von firmeneigenem Know-how werden zur Verfügung gestellt.

Fiebelkorns Vision: „Die gesamten Bedienoberflächen zur Programmierung von Maschinen und Komponenten sowie die erwähnten Softwaremodule sind künftig auf einem vom Steuerungshersteller unabhängigen Programmiersystem verfügbar. Die Bedienoberfläche externer Module anderer Systemlieferanten wie Sensorik-Pakete, Messsteuerungen oder Handlingsysteme werden dabei integriert.“

Hartdrehen ist in Teilbereichen Alternative zum Rundschleifen

Softe Lösungen dieser Art könnten den Rundschleifmaschinenbauern einige Probleme ersparen und dem Kunden geldwerten Nutzen bieten. „In Teilbereichen steht das Hartdrehen in Konkurrenz zu uns“, erklärt Junker-Marketingstratege Christian Pristl.

Durch vorschubfreie Drehbearbeitung in Schleif- und Finishqualität sei es gerade im Außen- oder Innenrundschleifen zu verstärktem Wettbewerb gekommen. Trotz der Verlagerungen bestimmter Werkstückspektren sei das Rundschleifen in der Breite jedoch keineswegs gefährdet. Zwar hat das Hartdrehen und -reiben sich bei der Bearbeitung von Bohrungen und Futterteilen immer mehr durchsetzen können, aber weil parallel dazu auch die Ansprüche an Form- und Lagetoleranzen wie auch die Oberflächengüte immer enger wurden, konnte das Rundschleifen sich durchweg behaupten.

Hochgeschwindigkeits-Schleifen zeigt neue Wege

Bei der Bearbeitung schwer zerspanbarer, sprödharter Werkstoffe wie Hartmetall oder Keramik sei es gelungen, das Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide auf Abstand zu halten, betont Pristl. Auch das Hochgeschwindigkeits-Schleifen zeige neue Wege, ergänzt Fiebelkorn: „Mit einem Schleifwerkzeug, meist nur mit Schleifbelagbreiten von wenigen Millimetern, ist es möglich, häufig wechselnde Werkstückgeometrien zu bearbeiten. Der Anwender kann somit bei hoher Produktivität auch kleine Losgrößen mit wenig Umrüstaufwand bearbeiten und dadurch die Durchlaufzeit seines Auftrages verkürzen.“

Voraussetzung dafür seien die entsprechenden Technologiemodule. Im Vergleich zu bisherigen Fertigungskonzepten habe man die Bearbeitungszeit um 60% reduzieren können.

Unternehmen wie die Salacher Emag-Gruppe verlegen sich a priori auf die Verfahrensvielfalt. So bietet das neue Wellen-Hartbearbeitungszentrum VTC 315 DS CBN-Schleifen, Hart- und Schäldrehen auf derselben Maschine. Laut Guido Hegener, Geschäftsführer der Emag-Schleiftechniksparte, verfolgt die Gruppe damit konsequent den Weg der Kombinationsbearbeitung. „So können stabile Teile über die Schäldrehtechnologie bearbeitet werden und dünne, labile Werkstücke über die Schleiftechnologie. Die VTC 315 DS lässt sich sowohl als vollwertiges Schleif- oder Drehzentrum einsetzen als auch als Kombinationsmaschine.

Gleichteile-Strategie bringt Kostenvorteile für Schleifmaschinen-Hersteller

Einen anderen Weg in die Vielfalt hat die Emag-Tochtergesellschaft Naxos-Union gewählt. Traditionell befasst mit dem Schleifen von Motor-Kurbelwellen, übertragen die Frankfurter ihre Technik auf neue Maschinenformate. So ist die PM 2 auf Werkstücklängen und -gewichte bis 500 mm und 30 kg ausgelegt und zielt damit ab auf den Bereich PKW- und Motorradmotoren sowie kleinere Aggregate.

Die Schleifmaschine ist mit einem Schleifspindelstock nebst 30-kW-Motorspindel, einer Werkstückspindel mit Direktantrieb, Linearmotor für die X-Achse, einem stabilen Reitstock sowie einem Setzstock ausgerüstet. Damit hat die PM 2 alle Funktionen einer modernen Kurbelwellen-Schleifmaschine.

Allerdings habe man sie weniger unter Technik-, als vielmehr Preisgesichtspunkten entwickelt, erklärt Geschäftsführer Jens Muckli: „Darum ist es auch eine völlig neue Maschine geworden.“

Die Idee war relativ einfach: Es sollte möglichst viele Gleichteile und -module mit anderen Schleifmaschinen in der Emag-Gruppe geben, die eine ähnliche Größe haben und ähnliche Aufgaben bewältigen. So habe man sich mit den Zuständigen der Schwesterfirmen Kopp und Karstens zusammengesetzt, um eine gemeinsame Lösung zu erarbeiten. Und was dabei herausgekommen sei, könne sich sehen lassen.

Wolfgang Fili ist freier Fachjournalist in Köln.

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