Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG

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Ausgabe 06/2017, 16.06.2017

Die Kunst der linearen – Bandbearbeitung

Die Firma Lehmann Präzision GmbH entwickelt und baut seit 20 Jahren «LFM»-Linearfräsmaschinen, die höchsten Ansprüchen genügen. Sie kommen unter anderm bei namhaften Firmen in der Produktion von hochpräzisen Uhrenteilen zum Einsatz.

D ie Serienproduktion von Präzisionsteilen muss einer Reihe von Anforderungen genügen. Wiederholgenauigkeit und Flexibilität muss genauso gewährleistet sein wie Autonomie, Variabilität und Zuverlässigkeit der Maschine. Dabei ist die Fertigung in minimalen Taktzeiten von ebenso grosser Bedeutung wie die Bedienerfreundlichkeit.

Die Firma Lehmann Präzision GmbH hat bereits Anlagen mit bis zu 25 aneinandergereihten CNC-gesteuerten 3-Achsfertigungsstationen für Kunden gebaut, die all diese Anforderungen erfüllen. Auf den einzelnen Bearbeitungsstationen können sowohl spanabhebende Bearbeitungen im µm-Bereich durchgeführt werden wie auch Schleifoperationen. Auch das Setzen, Nieten und Einpressen von Kleinstteilen ist möglich.

Die Bandbearbeitung eignet sich besonders für kleine, kompakte Bauteile. Diese werden in vorgestanzter Form in einem Band bearbeitet. Das Band wird mit einem CNC-gesteuerten Vorschubsystem positionsgenau von einer Bearbeitungsstation zur nächsten getaktet. Für grössere Teile kann die «LFM» von Lehmann mit einem linearen Transfersystem ausgerüstet werden. In beiden Systemen ist die präzise Bearbeitung durch positionsgenaue Spannung der Werkstücke gewährleistet. In Kombination mit abgestimmten Peripheriegeräten wie Auf- und Abroller oder Transfersystem, Bandwaschmaschinen und Messmodulen, entsteht eine hochautomatisierte Fertigungsmaschine, mit der variabel sowohl in der Trocken- wie auch Nassbearbeitung produziert werden kann.

Die Maschinen sind modular aufgebaut. Jedes der kompakten Module bietet bis zu vier Bearbeitungsstationen und benötigt ohne Steuerungsschrank nicht mehr als 2 m² Stellfläche. Der Steuerungsschrank wird den Platzverhältnissen entsprechend integriert.

Jedes Modul besteht aus einer Hartgesteinsplatte in einem geschweissten Rahmen. Die Konstruktion auf Naturhartgestein gewährleistet absolute Verzugsfreiheit, einen niedrigen Wärmekoeffizienten und eine gute Schwingungsdämpfung – die Grundlagen für hohe Wiederholgenauigkeit und perfekte Oberflächenqualität der gefertigten Teile.

Die Bearbeitungsstationen auf dem Modul werden direkt auf dem Hartgestein befestigt. Eine Station besteht aus einem 3-achsigen CNC-System, einer abgestimmten Werkzeugspindel, die bis zu 80 000 min-1 dreht, und einem Messtaster zur Werkzeuglängenmessung und -bruchkontrolle, der in die Steuerung integriert ist. Für die Bearbeitung in Öl ist jede Station mit einem hermetisch dichten Arbeitsbereich ausgerüstet.

Die Stationen können mit einem eigenen Werkzeugwechsler ausgestattet werden, der bis zu zwölf Werkzeuge bevorratet. Durch die Möglichkeit, Schwesterwerkzeuge einzusetzen, läuft die Produktion flexibler und verlässlich autonom. Mit einem Modul und vier Stationen kann die LFM bis zu 48 Werkzeuge aufrufen, mit zwei Modulen und je vier Stationen sind es bereits 96 Werkzeuge. Damit wird die Produktivität einer 8-Spindel-Maschine erreicht. Jedes Modul verfügt über ein eigenes Bedienpanel. Die eingesetzte Steuerung erlaubt die Programmierung nach DIN 66025; kundenspezifische Anpassungen sind möglich.

Um die Wiederholgenauigkeit sicherzustellen, werden fast ausschliessliche eigene Produkte verbaut. Das gilt an erster Stelle für die Führungen und die Werkzeugspindeln, die das Herz aller Maschinen von Lehmann darstellen. Die in der LFM eingesetzten Achssysteme basieren auf Präzisionsführungen, die in Verbindung mit dem Linearmesssystem eine Wiederholgenauigkeit von < 1 µm erreichen. In diesen Führungen verwendet man ausschliesslich Glasmassstäbe von Heidenhain mit einer Auflösung im nm-Bereich.

Die Wahl der Werkzeugspindel richtet sich nach dem zu bearbeitenden Werkstück. Für die Grobbearbeitung kommen kugelgelagerte Spindeln zum Einsatz, für Feinbearbeitung luftgelagerte Spindeln aus der eigenen Entwicklung. Alle Spindeln werden in einem Spindelhalter an der Z-Achse befestigt. Hinzu kommt ein effizientes Werkzeugspannsystem; die Werkzeuge werden meist eingeschrumpft.

Die hohe Qualität der Feinbearbeitung auf der LFM-Linearfräsmaschine basiert auf dem Zusammenspiel all dieser Komponenten: dem Aufbau auf Naturhartgestein, dem hochpräzisen Achsensystem und den luftgelagerten Hochfrequenzspindeln.

Für die hochgenaue Bearbeitung im µm-Bereich muss zwingend die Temperatur geregelt werden, um wärmebedingte Ausdehnungsänderungen der Maschine zu minimieren. Jede LFM wird dazu mit einer Spindelkühlung ausgerüstet, die auf ± 0,1 °C eingeregelt wird. Die Temperatur des Schneideöls im Schmiermittelsystem für die Nassbearbeitung wird auf ± 0,2 °C geregelt. Ergänzend besteht die Möglichkeit, die sich bewegenden Teile in den Führungen – etwa Lagerstellen – in den Kreislauf der Spindelkühlung zu integrieren, um die notwendige Temperaturstabilität zu gewährleisten. (msc)

Lehmann Präzision GmbH
DE-78739 Hardt, Tel. +49 7422 95800
info@lehmann-praezision.de
EPHJ/EPMT/SMT Stand B100



In den hermetisch dichten Ölboxen der einzelnen LFM-Module kann auch eine Nassbearbeitung erfolgen. (Bilder: Lehmann)


Das Band mit den kleinen Bauteilen in vorgestanzter Form, wie sie typischerweise auf der LFM bearbeitet werden.