Vollhartmetall-Sonderwerkzeuge aus der Hightech-Werkzeugschleiferei

Wenn es um´s Schleifen komplizierter Sonderwerkzeuge geht, ist die Firma Stefan Rothenaicher in Erkheim eine erste Adresse. Hier sind unter anderem fünf Schütte CNC-Schleifmaschinen im Einsatz, so auch die erst jüngst zur Grindtec in Augsburg vorgestellte Schütte WU 305 linear mit Kettenlader und 24-fach Schleifscheibenmagazin.

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Das neue Werkzeugschleifzentrum Schütte WU 305 linear mit Kettenlader und 24-fach Schleifscheibenmagazin ist das Flaggschiff der auf die Produktion hochgenauer Hartmetallwerkzeuge spezialisierten Firma Stefan Rothenaicher in Erkheim

 

Der von Stefan Rothenaicher 1989 gegründete Betrieb verfügt nicht nur über ein hohes Maß an Erfahrung im Schleifen und Nachschärfen kompliziertester HM-Werkzeuge, für eine effiziente Produktion ist das Unternehmen auch mit den neuesten Technologien zum Werkzeugschleifen ausgestattet. Rothenaicher hat die Erfahrung gemacht, dass er nur mit ausgefeilten Produktionsmitteln und -methoden auskömmliche Preise für seine Werkzeuge erzielen kann. Und da dies mit Null-Acht-Fünfzehn-Werkzeugen nicht so einfach ist, hat er sich konsequent dem Schleifen komplizierter Sonderwerkzeuge verschrieben – und damit meist kleineren Stückzahlen. Dafür braucht´s natürlich die richtige Maschine. Die fand er 1997 beim Kauf der ersten CNC-Schleifmaschine Schütte WU 405. Von deren Leistungsvermögen überzeugt, folgten 1999 und 2001 weitere CNC-Maschinen des Typs WU 305 und 2005 die erste Schleifzelle WU 305 mit Kettenlader und einem kleinen Schleifscheibenmagazin. Warum so viele Maschinen eines einzigen Herstellers? Rothenaicher fand nach eigenen Angaben auf der Suche nach Wettbewerbsvorteilen bei Schütte fast immer ein offenes Ohr für seine aus der Praxis geborenen Ideen, wie weitere Ratiopotenziale erschlossen werden könnten.

So erkannten die Verantwortlichen im Vertrieb bei Schütte bald, dass sich die Firma Rothenaicher auf Grund ihrer Kreativität optimal als Pilotkunde eignet und gingen auf seine Anregungen ein. Stefan Rothenaicher: „Schütte entwickelt die Software für die CNC-Steuerungen seiner Maschinen selbst. Damit hat der Maschinenhersteller es in der Hand, Anpassungen oder Erweiterungen in seiner Steuerung vorzunehmen.“ Bei der von Schütte eingesetzten Sinumerik 840 D können die Entwickler nicht nur die Bedienoberfläche gestalten, sondern auch eigene Funktionen im NC-Kern implementieren. Rothenaicher ist überzeugt: „CNC-Steuerungen für´s Werkzeugschleifen, die von mehreren Maschinenherstellern eingesetzt werden, haben da den Nachteil, dass Änderungen meist nur dann umgesetzt werden, wenn dies für alle Abnehmer passt.“

Bei der 2005 beschafften Schleifzelle WU 305 machte Rothenaicher die Erfahrung, dass so ein kleines Schleifscheibenmagazin schon recht vielfältige Möglichkeiten biete, über einige Zeit mannlos zu produzieren.

Bekanntlich kommt ja der Appetit beim Essen. Deshalb war dann auch bald klar, dass sich mit einem umfangreicheren Schleifscheibenmagazin noch mehr Ratiopotenziale erschließen lassen würden. Da war die zur Grindtec 2006 in Augsburg vorgestellte Schütte WU 305 linear mit Kettenlader und 24-fach Schleifscheibenmagazin natürlich genau die richtige Maschine für Rothenaicher, die er als Pilotkunde schon vorher intensiv testen konnte. Denn in dieser Werkzeug-Schleifmaschine vereinten sich fast alle seine Ideen zu einer Gesamtlösung, die nur noch wenig Wünsche übrig lassen.

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Schleifscheibenwechsler mit 24-fach-Magazin

Die Schütte Werkzeugschleifmaschinen der Baureihe 305 sind mit einem automatischen Schleifscheibenwechsler ausgestattet. Eine Besonderheit besteht darin, dass die Schleifscheibendorne zusammen mit den zugehörigen Kühlschmierstoffverteilern gewechselt werden. Je nach Maschinenvariante bietet der Schleifscheibenwechsler 3, 4 oder 5 Plätze für die benötigten Schleifscheibenpakete. Bei einem Wechsel auf eine andere Teilefamilie (z.B. von Fräsern zu Bohrern) oder ein anderes Material (z.B. von HSS auf Hartmetall) wird in der Regel die gesamte Bestückung ausgetauscht. Um eine noch höhere Flexibilität für einen vollautomatischen Herstell- oder Nachschleifbetrieb zu ermöglichen, wird eine neue Ausführung des Schleifscheibenwechslers mit Magazin für bis zu 24 Schleifscheibenpakete und zugehörigen Kühlmittelverteilern angeboten. Das ist genau die Ausführung, die bei Rothenaicher im Einsatz ist. Diese Option besteht aus einem 2-fach-Schleifscheibenwechsler innerhalb der Maschine und einem externen Magazin außerhalb der Maschine. Im externen Magazin sind die Schleifscheibenpakete und Kühlmittelverteiler in drei Ebenen zu je acht Plätzen angeordnet. Die Verbindung zwischen externem Magazin und internem Scheibenwechsler wird durch eine NC-Achse hergestellt. Mit dieser Achse wird nach einem Schleifscheibenwechsel das Folgepaket während des Schleifvorganges aus dem externen Magazin geholt und im internen Wechsler bereitgestellt. Anschließend wird das zuvor ausgewechselte Paket in das Magazin zurückgebracht.

Mit diesem Magazin wird ein vollautomatischer Schleifbetrieb, der innerhalb eines Laderauftrages verschiedene Teilefamilien, verschiedene Durchmesserbereiche sowie verschiedene Materialien enthält, durchgeführt. Bei einer Magazinkapazität von 24 Schleifscheibenpaketen wird häufiger mit Einzelschleifscheiben gearbeitet. Dabei wird ein Höchstmaß an Genauigkeit z.B. für die Konturbearbeitung erreicht und gleichzeitig die Kollisionsgefahr mit Spannmitteln reduziert.

Werkstückhandlingsystem mit Werkstückspeicher

Die heute immer kleiner werdenden Losgrößen verlangen gerade im Werkzeug-Nachschleifbereich eine hohe Flexibilität. Es müssen verschiedenste Werkstücktypen, Werkstückstoffe und auch Werkstück-Schaftdurchmesser nach Aufträgen geordnet, effizient abgearbeitet werden. Voraussetzung um diese Anforderung zu erfüllen, ist ein flexibles Spann- und Handlingsystem, passend zu diesem Spektrum an Werkstücken. Schütte setzt hier zum Beispiel automatische Mehrbereichsspannfutter ein, die für Durchmesserbereiche 3-10 mm, 5-20 mm und 10-25,4 mm verwendet werden und zusätzlich im gespannten Zustand automatisch, radial auf 2 μm ausgerichtet werden können (Ex-COMP). Hierauf abgestimmt bietet Schütte ein Handlingsystem, welches aus einer Greif-Schwenk-Einheit und einem Werkstückspeicher besteht. Die verwendeten Greiferfinger sind auf Grund ihrer besonderen Kammform auch für Werkstückschäfte mit Abflachungen (z.B. Weldon) geeignet. Als Werkstückspeicher dient ein Kettenmagazin, welches sowohl vorwärts als auch rückwärts taktbar ist und eine feste Entnahme-, Ablegeposition ansteuert. Dadurch konnte eine konstruktiv, einfache Ausführung der Greif-Schwenk-Einheit realisiert werden, wobei der Werkstücktransport ohne Verfahren der NC-Achsen erfolgt. Das Werkstück wird nach der Bearbeitung in die gleiche Hülse des Kettenmagazins zurückgelegt.

 

Stefan Rothenaicher: „Wir haben unsere Produktion konsequent mit CNC-Werkzeugschleifmaschinen von Schütte eingerichtet, weil die Verantwortlichen bei Schütte immer ein offenes Ohr für unsere Verbesserungsvorschläge und Ideen haben.“

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Es stehen 200 Aufnahmen im Kettenmagazin zur Verfügung, die aus Grundhülsen bestehen und in die je nach Werkstückschaftdurchmesser eine Zwischenhülse eingesteckt wird. Für das Herstellen von Werkzeugen können diese Zwischenhülsen mit einfachen Kunststoffeinsätzen ausgeführt sein, im Nachschleif-Bereich kommen aber auch Schaumstoffeinsätze zum Einsatz, die als Verdrehsicherung fungieren bzw. einen Durchmesser-Ausgleich im Zehntel-Milimeterbereich schaffen. Zwischenhülsen können für Werkstück-Schaftdurchmesser von 3 bis 25,4 mm geliefert werden.

Eine ganze Reihe der hier aufgeführten Merkmale sind bei Schütte übrigens auf Stefan Rothenaichers Anregungen hin entstanden.

Exzentrizitätskompensation

Doch Rothenaicher setzt nicht nur auf ein Höchstmaß an Produktivität, sondern ist auch ständig bestrebt, sich durch die hohe Qualität seiner Werkzeuge Wettbewerbsvorteile zu verschaffen. Die heutigen Toleranzen und die immer weiter steigenden Qualitätsansprüche seiner Kunden bei rotationssymmetrischen Werkzeugen stellen auch hohe Ansprüche an das Spannmittel. Werkstück-Rundlaufgenauigkeiten von wenigen μm können aber mit kostengünstigen Spannzangenfuttern oder flexiblen Mehrbereichsspannfuttern im automatischen Laderbetrieb nicht dauerhaft gewährleistet werden. Um hohe Fertigungsgenauigkeiten prozesssicher im Automatikbetrieb zu realisieren, braucht es nach dem automatischen Laden der Werkzeugrohlinge eine Exzentrizitätskompensation für das Spannmittel.

Hierfür bietet Schütte mit ExCOMP eine Standard-Zusatzeinrichtung zum automatischen Ausrichten von gespannten Werkstücken vor Beginn der schleiftechnischen Bearbeitung. ExCOMP bietet die Möglichkeit, durch radiales Verschieben von Futter und gespanntem Werkstück Fehler auszugleichen, die z.B. Folge einer Streuung beim Spannvorgang sind oder aus einer nicht optimalen Ausrichtung des Futters resultieren. Auf diese Weise kann die Werkstückachse exakt in das Zentrum der Rotationsachse gebracht werden. Der Ausrichtvorgang erfolgt über einen Sensor und einen Antrieb. Während einer vollen Werkstückumdrehung erfasst der Sensor den Rundlauffehler (bzw. die Exzentrizität) und die dazugehörige Drehlage des Werkstück-Schaftes. Nun verschiebt der Antrieb das axial gelöste Futter mit dem gespannten Werkstück radial um den Betrag der zuvor ermittelten Exzentrizität. Dieser Vorgang kann wiederholt werden, bis eine bestimmte Rundlaufqualität oder eine maximale Anzahl von Ausrichtversuchen erreicht ist, denn diese Abbruchkriterien werden als Parameter in der Software eingegeben. Darüber hinaus können bei der automatischen Abarbeitung von Werkstücken im Laderbetrieb die jeweils erreichten Rundlaufgenauigkeiten angezeigt und auch dokumentiert werden.

Das zum Patent angemeldete System Ex-COMP liefert zuverlässig eine Rundlaufqualität unter 2 μm, soweit die Rundheit der Werkstück-Schäfte eine ausreichende Qualität besitzen und diesen Wert nicht schon überschreiten.

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Werkzeugschleifzentrum Schütte WU 305 linear mit Kettenlader und 24-fach Schleifscheibenmagazin, wie es 2006 im Frühjahr erstmals auf der Messe Grindtec in Augsburg zu sehen war

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