Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Ausgabe 04/2016, 14.04.2016

Hochpräzise Allrounder für die Werkzeugherstellung

Bei Feintool, Spezialist für das Feinschneiden und Umformen von Präzisionsblechteilen, werden die äusserst präzise gefertigten Stanz- und Umformwerkzeuge im Technologiezentrum in Lyss entwickelt und gefertigt. Hergestellt werden die Teile mit Härten bis zu 66 HRC auf HSC-Bearbeitungszentren von Röders, die sich gleichermassen für das HSC-Fräsen wie auch für das Koordinatenschleifen eignen.

(msc) Mit dem Stanzen hat das Feinschneiden, der Prozess, auf den man sich bei Feintool Technologies AG in Lyss spezialisiert hat, wenig zu tun. Der entscheidende Unterschied betrifft die Genauigkeit und Qualität der erzeugten Teile. Stanzteile werden vom Stempel durch eine Matrize mit weit toleriertem Spalt gedrückt. Dabei wird das Blech nur teilweise geschnitten, der Rest wird gerissen. Die Kanten sind rau und nicht rechtwinklig.

Beim Feinschneiden wird das Blech in einer speziellen Klemmung mithilfe einer sogenannten Ringzacke sowie der äusserst engen Toleranzen des Schnittspalts sauber rechtwinklig abgeschert. Saubere Oberflächen dieser Schnittkanten und sehr hohe Bauteilgenauigkeiten sind die Hauptqualitätsmerkmale des Verfahrens. So entfallen kostenaufwendige Finishing-Arbeitsgänge, die Teile können direkt weiterverarbeitet werden.

Voraussetzung hierfür sind Pressen und Werkzeuge, die speziell für die hohen Anforderungen des Verfahrens ausgelegt sind. Das betrifft alle Aspekte der Anlage, von der exakten Werkzeugbewegung bis zu den extrem engen Schnittspalttoleranzen der Press- und Umformwerkzeuge, die teilweise bei lediglich 5 µm liegen. Die Pressen arbeiten mit bis zu 200 Hüben pro Minute, was nur mit Werkzeugen gelingt, die die erforderliche Präzision trotz enormer Belastung zuverlässig und über lange Zeiträume sicherstellen. Ihre Herstellung erfolgt deshalb bei Feintool im Hause.

Als besondere Herausforderung bei der Hartbearbeitung erweisen sich ultraharte Komponenten, die bis zu 66 HRC erreichen. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Bearbeitungszentren, die in der Werkzeugherstellung eingesetzt werden. Nach den üblichen Techniken wie Drehen und Fräsen im weichen Zustand und nach dem Härten wird abschliessend geschliffen. Dabei müssen Genauigkeiten zwischen ± 2,5 und ± 5 µm prozesssicher erreicht werden.

Wegen der Komplexität mancher Geometrien und der hohen Genauigkeitsanforderungen wird bei Feintool häufig sowohl das Koordinatenschleifen als auch das deutlich wirtschaftlichere Hartfräsen eingesetzt, um eine optimale Wirtschaftlichkeit zu erreichen. Dabei werden beide Bearbeitungen bevorzugt in der gleichen Maschine und in der gleichen Aufspannung durchgeführt. Entscheidender Vorteil ist der Zugewinn an Genauigkeit, weil Fehler durch Umspannvorgänge entfallen.

So entschied man sich Mitte 2014 für ein dreiachsiges Bearbeitungszentrum Röders RHP 500 mit hydrostatischen Führungen, weil dieses beide Bearbeitungsverfahren gleichermassen optimal ausführen kann. Die Röders-Anlage erfüllt alle Anforderungen sowohl bezüglich der Abtragsleistung als auch mit Blick auf die erzielbare Genauigkeit der Bearbeitung und die Oberflächengüte. Weiterer Vorteil ist der relativ geringe Platzbedarf, da nur eine Anlage aufgestellt werden muss.

Die mit der ersten Anlage gemachten Erfahrungen waren so positiv, dass bereits im März 2016 eine weitere Anlage von Röders in Betrieb genommen wurde. Bei der jetzt neu angeschafften Anlage handelt es sich um das Modell RXU 1001, das sich von den anderen Systemen vor allem durch eine besonders steife Achskonstruktion unterscheidet.

Bisher sahen die Arbeitssequenzen nach dem Härten meist so aus, dass das nach der Weichbearbeitung noch vorhandene Aufmass zunächst durch Schruppschleifen auf Schlichtmass heruntergearbeitet wurde. Anschliessend erfolgte die Bearbeitung auf das Endmass durch Feinschleifen.

Aktuell wird in den Bearbeitungszentren von Röders meist nach dem Härten zunächst das Aufmass heruntergefräst. Bei hohen Werkstücken wird dann noch ein Schruppschleif-Arbeitsgang eingeschoben, um die durch die Abdrängung des Fräswerkzeugs entstandene Schräge abzuarbeiten. Danach wird mittels Feinschleifen das Endmass eingestellt. Abschliessend erfolgt bei Matrizen nochmals eine Hartfräsbearbeitung, um Fasen zu erzeugen und um die Ringzacken um die Stanzöffnung herum herauszuarbeiten.

Der für die Röders-Anlagen verfügbare Messtaster wird vor Beginn der Bearbeitung zur Überprüfung des Werkstücks und seiner Position im Raum sowie nach Ende der Bearbeitung zur Kontrolle des Ergebnisses genutzt.

Ein wesentlicher Faktor bei der kurzen Inbetriebnahmephase war laut Feintool der sehr gute Support durch die Firma Röders. Entscheidend war die Hilfestellung bei der Programmierung. Für die Unterweisung war ein Programmierer von Röders vor Ort. «Letztlich», so Christof Wüthrich, Leiter Leit-stand/Elementfertigung der Werkzeugentwicklung bei Feintool, «war es das Gesamtpaket aus Maschinenleistung und Support durch den Hersteller, das den Ausschlag dafür gab, schon nach kurzer Zeit eine weitere Anlage zu ordern.»

Feintool Technologie AG
3250 Lyss, Tel. 032 387 51 11
feintool-ftl@feintool.com

Siams Halle 1.1 Stand A-1


Röders: Zimmerli SA
2016 Cortaillod, Tel. 032 842 63 33
direction@zimmerlisa.ch



Typisch für Feinstanzmatrizen aus ultrahartem Werkzeugstahl sind feingeschliffene, vertikale Konturen und die umlaufende Ringzacke (Pfeil)


Das bei Feintool eingesetzte Röders-Bearbeitungszentrum RHP 500 bewährt sich beim HSC-Fräsen ebenso wie beim Koordinatenschleifen selbst ultraharter Werkstoffe mit bis zu 66 HRC. (Bilder: Klaus Vollrath)


Das am Maschinenbildschirm angezeigte Protokoll der Werkstückvermessung auf der Maschine mit der steuerungseigenen Messsoftware verdeutlicht die erzielbare Präzision.

Auf einen Blick

Die Röders-Technologie

Röders-HSC-Bearbeitungszentren bieten höchste Genauigkeit und hohe Zerspanungsleistungen in harten Werkstoffen. Sie verfügen über äusserst dynamische, reibungsfreie Linear-Direktantriebe sowie hochgenaue Mess- und Regelsysteme, deren Massstäbe Positionierschritte von weniger als 50 nm ermöglichen. In Kombination mit der extrem schnellen Regelung mit einer Frequenz von 32 kHz in allen Regelkreisen gibt es bei ihnen keinen Hysterese-Effekt bei Richtungswechseln. Kreise werden durch Interpolation der beteiligen Achsen als Kreise durchfahren. Die Z-Achse weist einen reibungsfreien Gewichtsausgleich auf, um Umkehrmarkierungen zu vermeiden.

Für höchste thermische Stabilität hält das Temperaturmanagement die Temperatur des Mediums, welches die Anlagenkomponenten durchströmt, innerhalb von +/- 0,1 K.

Beim Schleifen werden sowohl die Helical- wie auch die Schnellhub­strategie unterstützt, als Besonderheit sind zudem Strategien zur Bearbeitung von Koniken verfügbar sowie auch die Schleifbearbeitung auf 5-Achsmaschinen.