Das µm im Griff

Wenn Erosionsmaschinen Oberflächengenauigkeiten von 0,5 µm und kleiner produzieren sollen, sind bei der Ferti-gung und in der Montage ganz besondere Qualitätsanforderungen zu erfüllen. Und da die in Fließfertigung nach dem JIT-Prinzip hergestellten Highend-Produkte mit Lieferzeiten von drei bis vier Wochen bereitgestellt werden, spielt neben der Bearbeitung der genauigkeitsbestimmenden Bauteile auf einem Bearbeitungszentrum auch die Teilebereitstellung durch das Werkstück-Spannsystem eine entscheidende Rolle.

Im Montagewerk der Agie AG, Losone/Tessin, produzieren 230 Mitarbeiter zirka 1000 Erodiermaschinen pro Jahr. Bei einer Fertigungstiefe von 15 Prozent liegen die Schwerpunkte naturgemäß auf der Endbearbeitung mit verschiedenen Kerntechnologien sowie der Montage und der Endprüfung. Zu den Kerntechnologien zählt auch das Bearbeiten der Maschinenkörper und Führungselemente auf einem Dixi-Bearbeitungszentrum. Dessen Automatisierungsgrad und Genauigkeit reichten aller-dings nicht mehr aus, um die Bauteile für eine neue Generation von Schneid- und Senkerodiermaschinen zu fertigen. Als Top-Produkt ist dabei die Schneiderodiermaschine Agiecut Vertex zu nennen, die mit Rautiefen von Ra=0,05 µm die bisher bekannten Eckwerte der Schneiderosion halbiert. Um für diese extreme Präzision die fertigungstechnischen Voraussetzungen zu schaffen, investierte Agie nicht nur in neue Maschinen, sondern strukturierte auch das Umfeld der End- und Schleifbearbeitung neu und installierte diese genauigkeitsbestimmenden Arbeiten in einer voll klimatisierten Fertigungshalle.
 ¿Trotz weltweiter Recherchen konnte nur die Firma Dixi Machines S.A. unsere Genauigkeitsanforderungen erfüllen¿, erläutert Erich Bär, Plant-Manager bei Agie, die Entscheidung für das Lehrenbohrzentrum Dixi 400. Was darunter zu verstehen ist, verdeutlicht das Fräsen einer Vertikalachsen-Führung: Der 100 mm breite und 1100 mm lange Gusskörper wird auf Umschlag mit einer beidseitigen Parallelität von 5 µm feingefräst. Dabei überzeugt das Zentrum mit einer Wiederholgenauigkeit von Ø
×  �1 µm in der Linearachse und von einer Winkelsekunde bei der Drehbewegung. Mit vier Paletten, die über eine schwenkbare Zufuhrrollenbahn in den Arbeitsraum gefahren werden, ist die Maschine für drei Schichten pro Tag ausgelegt, davon zwei bemannte und eine unbemannte.
 Mit der hochgenauen Bearbeitung in der vollklimatisierten Fertigungshalle ¿ die Tempe-raturschwankung beträgt dort maximal ±1°C ¿ waren wichtige Vorgaben des Pflichtenheftes erfüllt. Nun galt es noch, ein Spannsystem zu beschaffen, um das ¿µm¿ auch im gesamten Fertigungsablauf rund um das Bearbeitungszentrum, speziell für mittlere und kleinere Teile, sicherzustellen.
 Bei dem Automatisierungselement ¿Spann-system¿ wurden verschiedene Hersteller mit Vorgaben wie horizontales und vertikales Spannen, Spannfläche bis 850 x 750 mm, Spannkraft 15 000 N, Wiederholgenauigkeit �0,005 mm u.a.m. konfrontiert ¿ und mussten passen. ¿Letztendlich überzeugte uns das Konzept von Mecatool¿, erinnert Erich Bär an die Entscheidungsphase Ende 2001. Das ¿Ja¿ zu dem Spannsystem Delphin fiel den Tessinern dann noch etwas leichter, weil das Unternehmen aus dem Kanton St. Gallen seit 19 Jahren als Lieferant von Spann- und Palettensystemen für die Präzisionsmaschinen der Agie Charmilles-Gruppe seine Produkt- und Verfahrenskompetenz bewiesen hat.
 Grundelement des modularen Spannsystems Delphin von Mecatool sind die Spanneinheiten aus gehärtetem Stahl. In der Grundausführung, vorgesehen für den Einsatz auf einem Maschinentisch, ist ihre Zahl und Anordnung frei wählbar. Alternativ können sie einschließlich der Versorgungsleitungen in eine Einbauplatte integriert und als komplette Einheit geliefert werden, oder sie sind vom Maschinen-hersteller bereits bei der Auslieferung in den Maschinentisch eingebaut. Ihr besonderes, für den störungsfreien Betrieb aber entscheidendes Merkmal ist die durchgehende Mittelbohrung. Späne und Kühlflüssigkeit können sich dadurch nicht, wie bei anderen Bauformen, im Spannmechanismus festsetzen, sie fallen durch die Spanneinheiten und der automatische Ablauf wird nicht behindert.
 Die Verbindung zwischen den Spanneinheiten und der zu spannenden Vorrichtungsplatte mit dem Werkstück übernehmen die Spannzapfen. Sie positionieren, sie gleichen Toleranzen aus und übertragen Haltekräfte, die auch Schrupparbeiten an Werkstücken bis 1000kg Gewicht zulassen. Als ¿Kupplungselement¿ erfüllen sie zwei wichtige Funktionen: Übertragen der Spannkraft und Positionieren mit einer Wiederholgenauig-keit von �0,005 mm. Mit der Funktion ¿Präsenzkontrolle¿ und der automatischen Reinigung durch Ausblasen nach jedem Spannvorgang bietet die Z-Auflage alle Voraussetzungen für automatische Wechselvorgänge. Die Spannkraft von 15 000 N je Spannzapfen erzeugt ein Federpaket. Durch die Kraftübertragung ¿Kugel auf schräger Anzugfläche¿ und einer mechanischen Verriegelung zwischen Spanneinheit und Spannzapfen baut sich eine Haltekraft von 60 000 N auf. Entspannt wird hydraulisch mit 30 bis 70 bar. Bei horizontal liegenden Spanneinheiten wird die Spannplatte mit dem Werkstück beim Entspannen zirka 2 mm aus der Zentrierung gehoben, die Z-Auflage wird frei und beim Vorrichtungswechsel geschont.
 Für die Aufgaben bei Agie wurden die Delphin-Spanneinheiten in einen Doppelwinkel aus GG 30 eingebaut. Der etwa 800 x 900 x 300 mm große und zirka 850 kg schwere Winkel besitzt an jeder Seite fünf Spanneinheiten zur Aufnahme der Spannzapfen. Die linke untere zent-riert in X- und Y-Richtung, die rechte gleicht Toleranzen aus und zent-riert in X- oder Y-Richtung. Die mittlere Spanneinheit verhindert mit ihrer Spannkraft eine mögliche Wölbung der Vorrichtungsplatte. Sie hat, wie die beiden oberen Spanneinheiten, keine Zentrierfunktion. Ihre Gegenstücke, die Spannzapfen, sind mit der Vorrichtungsplatte aus Aluminium verschraubt. Ihre geometrische Form und die federnde Zent-rierung gewährleisten, dass die auf der Rückseite der etwa 70 kg schweren Platte befestigten Werkstücke hochgenau mit dem Doppelwinkel verbunden werden. Da das Zentrum mit vier Paletten ausgerüstet ist, bleibt dem Bediener ausreichend Zeit für den Werkstückwechsel. Im Durchschnitt benötigt er dafür nur fünf Minuten.
 Seit Februar 2002 ist das Spannsystem Delphin bei Agie erfolgreich im Einsatz. ¿Das angestrebte Bearbeitungsergebnis haben wir erreicht und durch die Schnelligkeit und Genauigkeit des ,Systems Dixi` ein-schließlich Logistik ist die Produktivität deutlich gestiegen¿, resümiert Erich Bär. Durch das präzise Spannen mit den Delphin-Spanneinheiten gestaltet sich die Beschickung des Lehrenbohrzentrums als sehr einfach und zeitsparend und es kann ausreichend Material für die Fließlinie der Montage bereitgestellt werden. Als besonders angenehm empfinden die Bediener die einfache Handhabung: Vorrichtungsplatte mit Werkstück mit dem Hebezeug zuführen, in die Spannzapfen einführen und ohne weitere Kontrolle µm-genau spannen.
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