Keine Grenzen in Präzision, Dynamik, Oberflächenqualität?

Neue Maschinengeneration erreicht bisher unbekannte Qualitäten in der 3D-Bearbeitung

Nach mehreren Jahren Entwicklung kann die Firma Röders, bekannt als der Spezialist für die HSC-Bearbeitung von 3D-Formen und Werkzeugen, eine ganz neue Maschinengeneration vorstellen. Die Maschinen unterscheiden sich von allen bisher bekannten HSC-Fräsmaschinen durch den Einsatz neuer Technologien und ermöglichen dadurch Genauigkeiten und Oberflächenqualitäten, die bisher als nicht erreichbar galten.

Bei der neuen Maschinengeneration hat die Firma Röders bisher übliche Wege des Maschinen-baus verlassen und betritt wieder einmal als Pionier neues Terrain. Dabei wurde alles unter dem Gesichtspunkt höchstmöglicher Präzision, Dynamik und Oberflächengüte entwickelt.
 Erstmals setzt die Firma Röders Linearmotoren ein. Bei den bekannten HSC-Maschinen von Röders werden keine Linearmotoren verwendet, da diese die Maschinen durch die erforderliche Peripherie (Gewichtsausgleich in der Z-Achse, hohe elektrische Antriebs- und Kühlleistungen etc.) stark verteuern. Außerdem haben auf Grund der besonderen bei Röders entwickelten Antriebstechnik auch die HSC-Maschinen mit kugelrollspindelgetriebenen Achsen eine sehr hohe Dynamik und Präzision. So nimmt die Maschine RP 800 der Firma Röders bei Fräsversuchen stets eine Spitzenstellung ein, auch im Vergleich zu Maschinen mit Linearmotoren.
 Die Vorteile des Linearmotors können bei Fräsmaschinen, die mit den bewährten, heute allgemein verwendeten Rollen- oder Kugelführungen gebaut werden, nicht ausgenützt werden. Durch die begrenzte Genauigkeit der Rollen- oder Kugelführungen und die relativ hohe Reibung dieser Maschinenelemente wird die prinzipiell höhere Dynamik und Präzision des Linearmotors zunichte gemacht. So bedingt die Reibung bei einer Richtungsumkehr einer Achse stets eine Regelabweichung (Umkehrfehler), die sich natürlich auch auf dem Werkstück abzeichnet. Der Einsatz von Linearmotoren lohnt sich nicht.
 Aus diesen Gründen setzt die Firma Röders bei der neuen Maschine ein anderes Führungskonzept ein. Dabei handelt es sich um hochgenaue hydrostatische Führungen. Diese verteuern die Maschine zwar erheblich, erschließen aber in Kombination mit dem Linearmotor neue Möglichkeiten. So sind die Führungen absolut reibungsfrei. Umkehrfehler gehören damit der Vergangenheit an. Kreise werden bei der Bearbeitung erstmals als wirkliche Kreise gefräst, ohne die von ¿konventionellen¿ Maschinen bekannten vier Markierungen an den Quadrantenübergängen.
 Außerdem bedeutet Hydrostatik, dass der Maschinentisch und die anderen Achsschlitten auf einem dünnen druckkontrollierten Ölfilm schwimmen. Während bei Rollen- oder Kugelführungen Schwingungen aus dem Fräsprozess über den metallischen Kontakt der Rollen oder Kugeln direkt in das Maschinengestell weitergeleitet werden, werden diese bei der hydrostatischen Führung durch die Flüssigkeit gedämpft, sozusagen ¿verschluckt¿. Der Flüssigkeitsfilm wird mit einer besonderen Regelungstechnik überwacht. Verkleinert sich der Spalt in den Taschen auf Grund einer Erhöhung der äußeren Belastung, so wird automatisch blitzschnell der Druck der Flüssigkeit in der jeweiligen Tasche erhöht. Dadurch erhält die hydrostatische Führung eine hohe Steifigkeit.
 Die Temperaturkontrolle sämtlicher Maschinenelemente wurde ebenfalls umfassend gelöst. Das Öl für die Hydrostatik wird ständig über Wärmetauscher temperiert. Die Motoren und sogar die Sekundärteile werden mit Wasser auf konstantem Temperaturniveau gehalten. Die Frässpindel ist in eine extra Kühlhülse eingefasst. Das Wachstum der Spindelwelle wird über einen Sensor erfasst und in die Steuerung zurückgeführt. Der Sensor befindet sich außerhalb der Spindel in einem gleichfalls mit Wasser temperierten Halter. Das hat den Vorteil, dass auch Veränderungen des Spindelgehäuses durch Temperaturschwankungen ausgeglichen werden. Damit sind sämtliche potenzielle Wärmequellen der Maschine isoliert bzw. kompensiert.
 In der Maschine gibt es praktisch keine Verschleißteile. Sowohl die Linearmotoren als auch die hydrostatischen Führungen sind absolut verschleißfrei und damit in ihrer Lebensdauer praktisch unbegrenzt. Einzig die Frässpindel enthält Kugellager mit einer begrenzten Lebensdauer. Bei einem Ausfall der Spindel ist die Firma Röders jedoch   Ø
×  für kostengünstigen und sehr schnellen Service bekannt. Es werden dem Kunden nur die echten Reparaturkosten der Spindel plus einer Bereitstellungsgebühr berechnet.
 Der technische Aufwand für die Maschine ist sehr hoch. Die Ergebnisse sind dafür absolut einmalig. Kreisformtests auch bei hohen Vorschüben zeigen Genauigkeiten, die andere Maschinen häufig auch bei geringen Bahngeschwindigkeiten nicht halten können. Außerdem verfügt die Maschine durch ihre extrem steife Konstruktion (das Gewicht beträgt mehr als 15 t) über hervorragende dynamische Eigenschaften. Trotz ihres relativ großen Arbeitsraumes kann mit hohem Ruck und hoher Beschleunigung verfahren werden. Entsprechend hoch ist die Oberflächenqualität am Werkstück bzw. die Bearbeitungszeit nochmals kürzer im Vergleich zu anderen HSC-Maschinen.
 Auf Grund der hohen Genauigkeit kann man mit der Maschine je-doch nicht nur HSC-fräsen, sondern zusätzlich koordinatenschleifen. Die 3D-Kontur, Führungsbohrungen und/oder Dichtflächen können am ge-härteten Werkstück in einer Aufspannung fertig bearbeitet, d. h. gefräst und geschliffen werden. Versatz durch Umspannen oder mehrfaches An-tasten wird somit ausgeschlossen. Die Frässpindel mit 36 000 Upm und HSK50 ermöglicht außerdem hohe Schruppleistungen, auch in gehärtetem Stahl. Gerade dieser Mehrfachnutzen macht die Maschine wirtschaftlich interessant, z. B. für Betriebe, die eine Koordinatenschleifmaschine nicht auslasten können und diese Arbeiten fremd vergeben müssen. Zusätzlich verkürzen sich die Lieferzeiten, wenn die Außer-Haus-Vergabe entfällt.
 Natürlich verfügt die Maschine über einen Werkzeugwechsler und Messlaser zur Werkzeugvermessung serienmäßig. Ausgestattet mit einem automatischen Messtaster können außerdem die Werkstücke inklusive der 3D-Konturen auf der Maschine vermessen werden. Eine spezielle Software von Röders macht es möglich. Auf Grund der hohen statischen Genauigkeit der Maschine sind die Messergebnisse auch entsprechend genau. Ein Protokoll wie auf Messmaschinen üblich wird automatisch erstellt. Der Fertigungsablauf vereinfacht sich weiter, dadurch dass der Gang zur Messmaschine entfallen kann.
 Wahlweise kann die Maschine mit Minimalschmierung oder einer Emulsionskühlung ausgestattet werden. Die Emulsionskühlung ist auch mit Hochdruck und Drehdurchführung für die Frässpindel verfügbar. Generell reicht die Minimalschmierung für das HSC-Fräsen aus. Bei tiefen Schlitzen ermöglicht die Emulsionskühlung jedoch außerdem das Wegspü-len der Späne aus den Schlitzen. Diese werden somit nicht vom Fräswerk-zeug mehrfach ¿durchgemahlen¿, was zu schlechten Oberflächen führt.