KOMET GROUP: Innovationsfeld Zerspanungsprozess

Vervollständigung von Komplettbearbeitungen in einer Aufspannung


Betrachtet man Bauteilbearbeitungen, vom Rohling bis zum fertigen Werkstück, ist Komplettbearbeitung eine verlockende Perspektive. In einigen Bereichen und in gewissem Umfang gelingt dies heute auch. Es gibt jedoch eine Vielzahl an Werkstücken, für deren Bearbeitung Zwischenschritte notwendig sind, die derzeit noch eine Verlagerung in andere Maschinen oder Anlagen notwendig machen. Dr.-Ing. Jürgen Fronius, Leiter des Geschäftsbereichs Mechatronik bei der  KOMET GROUP  meint: „Es lohnt sich, der Frage nachzugehen, wie sich Komplettbearbeitungen in einer Aufspannung vervollständigen lassen.“

Die Gründe, um sich mit den Perspektiven der Komplettbearbeitung innovativ zu beschäftigen, liegen auf der Hand: Bearbeitungen in einer Aufspannung bringen große qualitative Vorteile mit sich. Umspannvorgänge zu vermeiden bedeutet, das immer gleiche Bezugssystem für die Fertigungseinheiten zu erhalten und so optimale Lageverhältnisse der Geometriemerkmale zueinander zu ermöglichen. Abgesehen davon gibt es noch wirtschaftliche Aspekte, Rüstzeiten sparen zu wollen.

In einigen Bereichen sind bereits hervorragende Lösungen verfügbar, die weitreichende Komplettbearbeitungen ermöglichen. Dies betrifft beispielsweise die Kombination von Bearbeitungsaufgaben wie Bohren, Fräsen etc. mit Drehen. Diese sind an sich prozessbedingt unterschiedlich und werden klassisch auf verschiedenen Maschinen ausgeführt. Ein großer Teil der heute zu fertigenden Werkstücke weisen in ihrer Komplexität jedoch oft auch Drehkonturen als wesentliche Geometrieeigenschaften auf. In der Serienherstellung, über Transferstraßen oder Rundtaktsysteme, lösen Stationen mit Planschieber-Werkzeugen diese Problematik. Bei kleineren Stückzahlen und in flexibel organisierten Fertigungsabläufen mit Bearbeitungszentren, bieten sich mechatronische Werkzeugsysteme an wie die  KOMET  KomTronic®  U-Achssysteme. Sie sind automatisch einwechselbar und haben zur Verstellmechanik auch die Komponenten Antrieb, Messsystem sowie Daten und Energieübertragung aus der rotierenden Bewegung in die feststehenden Maschinenkomponenten hinein integriert. Damit sind in Bearbeitungszentren frei programmierbare Drehbearbeitungen möglich. Dies spart das Umspannen des Werkstücks in andere Fertigungseinheiten und stellt somit eine gewisse Art der Komplettbearbeitung dar.

Auch die Integration von Mess- und Prüfaufgaben gehört mittels Messdornen oder -taster zum Stand der Technik. Entwickelt man den Gedanken der Komplettbearbeitung vom Rohling bis zum fertigen Werkstück jedoch weiter, stößt man auf eine Reihe von Bearbeitungsschritten, wie etwa thermische Behandlungen oder Fügeprozesse, die aktuell nicht so ohne weiteres in Bearbeitungszentren vorstellbar sind. Die Prozesskette wird also unterbrochen und es ist extrem schwierig in einer erneuten Aufspannung den gleichen Genauigkeitszustand wieder zu erreichen.

Wo dies häufig zutrifft ist bei relativ genauen und beanspruchten Bauteilen, die klassisch in der Weichzerspanung vorgearbeitet und nach einer thermischen Behandlung in der Hartzerspanung fertig gestellt werden. Hier nehmen in jüngster Zeit Bemühungen zu, geeignete Laseroptiken zu entwickeln, die aus einer Pickup-Station auf die Spindel eingewechselt werden können. So würde die Spindel bzw. die Maschinenkinematik zu einer Handhabungseinheit, die vom stationären Laser die Lichtleistung über Lichtleiter an die Wirkstelle bringt. Könnte hier die Prozesskette geschlossen werden, sprich die Bearbeitung in einer Aufspannung erfolgen, ließen sich Genauigkeitssteigerungen erreichen, die derzeit so nicht vorstellbar sind. „Werden heute beispielsweise Schneidenbezüge wirtschaftlich mit einer Genauigkeit von etwa 20 µm hergestellt, lägen abhängig von der Maschinengenauigkeit 4 bis 5 µm ohne zusätzliche Aufwände im Bereich des Möglichen“, erklärt Fronius. Ähnlich revolutionäre Verbesserungen sieht er in der Integration von Fügeaufgaben. Es gibt eine Menge modularisierter Produkte, an die fertige Elemente adaptiert werden, wie etwa wechselnde mechanische Schnittstellen, und deren Fertigbearbeitung in Bezug darauf durchzuführen ist. An dieser Stelle wären die Adaptionen von Löt- oder Schweißprozessen wünschenswert. Entwicklungen auf diesem Sektor hätten weitreichende Folgen. Sie würden nicht nur die Genauigkeiten der heute schon als modularisiert hergestellten Produkte verbessern, sondern auch die Innovationen beflügeln, sehr viel mehr Produkte modularisiert und damit kostengünstiger zu produzieren.