Gehärtete Gewinde lassen sich kaum noch drehen oder fräsen, nur noch schleifen, und dafür braucht es oft eine Spezialmaschine. Studer bietet die nötige Softwareoption auf allen Modellen an und verspricht weniger Umspannfehler, weil Rund- und Gewindeschleifen in einer Aufspannung laufen.

Textquelle: Fritz Studer AG

Nur wenige Maschinenelemente sind so allgegenwärtig und wichtig wie das Gewinde. Dieses geniale Prinzip (eine wendelförmige Nut, die Drehbewegung in Längskraft verwandelt) wurde bereits vor tausenden von Jahren in den frühen Hochkulturen entwickelt, in der Antike für Pressen und Wasserhebewerke genutzt und in der industriellen Revolution durch Normung zur Grundlage moderner maschineller Massenfertigung. Heute hält es buchstäblich unsere moderne Welt zusammen, sei es die Schraube aus dem Baumarkt, die Kugelgewindespindel im Elektrolenkgetriebe oder das Implantatgewinde in der Medizin. Dabei gilt: Je höher die Anforderungen an das Gewinde, desto anspruchsvoller ist auch seine Herstellung.

Hochleistungsgewinde entstehen meist nach dem Härten des Werkstücks, das sich dann oft nicht mehr drehen oder fräsen lässt, sondern nur noch geschliffen werden kann. Dabei überträgt eine speziell profilierte Schleifscheibe das Negativbild des Gewindeprofils unter synchronisierter CNC-Steuerung in das Werkstück. Dieses Verfahren stellt in Sachen Präzision höchste Ansprüche an die Schleifmaschine: Die Toleranzen liegen bei wenigen Mikrometern, zuverlässige Reproduzierbarkeit ist enorm wichtig, Wärmestau führt schnell zu Schleifbrand, und schon kleinste Vibrationen beeinflussen die Oberflächenqualität. All dies sind schleiftechnologische Herausforderungen, mit denen sich Studer bestens auskennt. Die modernen Universal-Rundschleifmaschinen des Schweizer Technologieunternehmens ermöglichen hochpräzises Gewindeschleifen für industrielle Anwendungen.

Eine einzige Aufspannung eliminiert Umspannfehler

«Für Kunden hat es zahlreiche Vorteile, Gewinde auf einer Universal-Rundschleifmaschine schleifen zu können, statt auf eine Spezialmaschine angewiesen zu sein», erklärt Daniel Huber, CTO der Fritz Studer AG. Der Traditionshersteller begann Mitte der 1990er-Jahre eine innovative Software im Zusammenspiel mit einer gesteuerten C-Achse für diese anspruchsvolle Fertigungstechnologie zu entwickeln. Heute sind im aktuellen Portfolio alle Studer-Universal-Rundschleifmaschinen mit der entsprechenden Softwareoption zum Gewindeschleifen fähig. Dieses universelle Maschinenkonzept bietet klare Vorteile. Denn das Rund-, Formen- und Gewindeschleifen in einer einzigen Aufspannung eliminiert Umspannfehler und sichert höhere Lagegenauigkeiten. Wer zuvor Spezialmaschinen betrieb oder Teile extern vergab, konsolidiert heute auf einer einzigen Maschine, spart Stellfläche und holt die Wertschöpfung ins Haus. Es überrascht also nicht, dass jede sechste ausgelieferte Studer-Maschine für das Gewindeschleifen ausgerüstet ist.

WireDress schärft die Schleifscheibe in der Maschine

Studer-WireDress-Abrichteinheit (Bild: Studer)

Eine weitere richtungsweisende Studer-Technologie für das Gewindeschleifen ist WireDress. Die auf dem Prinzip der Elektroerosion basierende Abrichttechnologie für das Aussen- und Innenschleifen auf der S41 und S22 kann metallgebundene Diamant- und CBN-Schleifscheiben bei voller Arbeitsgeschwindigkeit direkt in der Maschine kontaktlos profilieren und schärfen. Die so konditionierten Schleifscheiben sind extrem schnittig, reduzieren Schleifbrandgefahr und können Gewinde direkt aus dem Vollen schleifen. Das Resultat sind deutliche Produktivitätssteigerungen gegenüber konventionellen Abrichtverfahren. Auch das intelligente Studer-Kühlschmierstoff-Düsensystem SmartJet wurde speziell zum Gewindeschleifen weiterentwickelt und beugt Schleifbrand vor. Mit der leistungsstärksten Gewindeschleifkonfiguration im Studer-Portfolio lassen sich selbst härteste Werkstoffe mit grossem Steigungswinkel prozesssicher schleifen, etwa Hartmetallgewinde für Werkzeugaufnahmen, hochpräzise Kugelumlaufgewinde in der Antriebstechnik oder Robotik-Gewindespindeln in der Hochproduktion.

Studer SmartJet (Bild: Studer)

Alle Kunden profitieren von einem durchdachten Software-Ökosystem, das auch weniger erfahrenen Anwendenden einen sicheren Einstieg ins Gewindeschleifen ermöglicht und Fehler reduziert. StuderThread erstellt dabei zunächst das Abrichtprogramm für die Schleifscheibe. Die dort enthaltene Bibliothek aller gängigen ISO-Normgewinde und die Möglichkeit, mehrgängige Gewinde oder Schrupp- und Schlichtzähne grafisch zu konfigurieren, reduzieren die Programmierzeit deutlich. Während des Abrichtvorgangs überprüft ExactDress mithilfe von Körperschall-Sensorik, ob das Schleifscheibenprofil vollständig konditioniert wird. Der Abrichtprozess wird so lange automatisch wiederholt, bis die Schleifscheibe über das gesamte Profil hinweg optimal gestaltet ist. Anschliessend ist InOneThread für den Schleifzyklus zuständig. Die smarte Software visualisiert den Gewindeschleifprozess vorab grafisch am Bildschirm und schlägt sinnvolle Schnittaufteilungen vor. Der gesamte Bedienprozess ist intuitiv gestaltet und falls dennoch Fragen auftauchen, haben Kunden immer Zugriff auf den zuverlässigen Customer Care von Studer sowie Schulungen durch kompetente Fachleute.

StuderThread Integrated verleiht einer Universalrundschleifmaschine die Funktionalität einer Gewindeschleifmaschine. (Bild: Studer)

Mit Portalladern läuft die Schleifzelle mannlos

Die von Studer mit grossem Schleif-Know-how entwickelte Software ist in C.O.R.E. eingebettet, der modernen und vernetzungsstarken Bedienplattform für Werkzeugmaschinen von United Grinding mit einem grossen Touchpanel direkt an der Maschine. Dort sind Steuerung, Programmierhilfen und Prozessüberwachung in einer benutzerfreundlichen Oberfläche gebündelt. Dass Studer auch über umfassende Erfahrung in der Automation verfügt, kommt Kunden beim Gewindeschleifen ebenfalls zugute. So lassen sich Studer-Maschinen beispielsweise für die Hochvolumenproduktion mit Portallader-Systemen zu vollautomatischen Schleifzellen konfigurieren, die im mannlosen Betrieb Gewindeteile mit zuverlässig hoher Qualität liefern.

In Zukunft werden die Anforderungen an Toleranzen, Materialien und Oberflächenqualität im Gewindeschleifen noch weiter steigen, angetrieben durch Trends wie Elektromobilität, humanoide Roboter, Effizienz und Nachhaltigkeit, betont Huber. Deshalb entwickelt und optimiert Studer Hardware und Software ständig weiter und arbeitet an der Implementierung neuer Technologien. Beispielsweise kann die Auswertung von Sensordaten die Prozessüberwachung weiter verbessern und Anomalien frühzeitig erkennen.

«Gewindeschleifen auf Universalmaschinen war vor 30 Jahren eine Pionierleistung. Heute ist es für unsere Kunden eine der wirtschaftlich attraktivsten Optionen in der Präzisionsfertigung.»

Sandro Bottazzo, CEO, Fritz Studer AG

Er ist sich sicher, dass das Gewinde auch künftig ein Rückgrat der modernen Welt bleibt.