Profilplatten über 360 präzise schleifen

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1 Profilplatten kommen dort zum Einsatz, wo komplexe Konturen hochgenau eingestochen oder gedreht werden müssen. Die Vielfalt der herzustellenden Profilgeometrien, die unterschiedlichen Plattenrohlinge sowie die Schneidentechnologien stellen besondere Anforderungen an die Herstellung dieser Platten: das 5-Achs-Schleifen. Um diese Anforderungen umsetzen zu können, bietet Schütte mit der 325linear eine präzise und effiziente Schleifmaschine, optimale Spanntechnik und eine flexible, vom Anwender leicht zu bedienende Software SIGSpro. Bild 1: 325linear mit Roboterzelle und 12-Schleifscheibenmagazin Profilplatten über 360 präzise schleifen Profilplatten kommen dort zum Einsatz, wo komplexe Konturen hochgenau eingestochen oder gedreht werden müssen. Die Vielfalt der herzustellenden Profilgeometrien, die unterschiedlichen Plattenrohlinge sowie die Schneidentechnologien stellen besondere Anforderungen an die schleiftechnische Herstellung dieser Platten: das 5-Achs-Schleifen. Um diese Anforderungen umsetzen zu können, bietet Schütte mit der 325linear eine präzise und effiziente Schleifmaschine, optimale Spanntechnik und eine flexible, vom Anwender leicht zu bedienende Software SIGSpro. Die Basis präzise 5-Achs-Schleifmaschine Grundlage für das präzise Schleifen einer Profilplatte auch mit großen Abtragsleistungen ist eine steife, spielfreie Achsstruktur der Werkzeugschleifmaschine. Hierzu bietet die von Schütte auf der GrindTec 2012 vorgestellte 325linear eine kompakte Achskinematik mit versteifter Struktur und Führungen. Alle Achsen sind direkt angetrieben, d.h. ohne spiel- oder verschleißbehaftete Getriebe: Lineardirektantriebe in X, Y und Z, ein Torquemotor in der Schwenkachse sowie direktangetriebene Schleif- und Werkstückspindeln. Neben der hohen Steifigkeit und Leistung bietet die 325linear, analog zu der vorangegangenen Baureihe 305, mit 3 m² eine äußert minimierte, kompakte Aufstellfläche. Auf diesem kompakten Raum bietet sie einen internen 5-fach-Schleifscheibenwechsler, welcher einen schnellen, zeitgleichen Wechsel der Schleifscheibenpakete und Kühlmittelverteiler ermöglicht. Es können Schleifscheiben bis mindestens 150 mm aufgenommen werden. Optional kann die 325linear auch mit externen Schleifscheibenmagazinen mit 12 oder 24 Plätzen erweitert werden. Die Möglichkeiten der Werkstückbereitstellung reichen von der Handbeladung über integrierte Pick-Up-Systeme bis hin zu hochflexiblen und schnellen Roboterzellen (REF _Ref \h Bild 1). Die Schütte 325linear kann so von der Herstellung von Sonderplatten in Kleinstserien bis hin zur Großserienproduktion in ihrer Automation schrittweise effizient ausgebaut werden. Die Programmierung umfassende 3D Software Gesteuert wird die 325linear über die von Schütte selbst entwickelte Schleifsoftware SIGSpro. Das moderne Windows-Tool wandelt die parametergeführte Eingabe der zu schleifenden Profilplatten- Daten in ein CNC-Programm für die Schleifmaschine um. Dabei steuert die Software auch sämtliche Hilfsfunktionen wie Handling, KSS-Zufuhr, Spannmittel, Abstützung oder Reitstock. Als Programmpaket innerhalb der Software SIGSpro verfügt das Profilplatten-Programm nativ über alle Features dieser von Schütte 4

2 für das Werkzeugschleifen entwickelten Software. Insbesondere hervorzuheben ist hierbei die einfache Programmierung der Profilplattengeometrie. Der leistungsfähige SIGSpro Kontureditor ermöglicht es, das Profil der Profilplatten CAD-konform ohne Verluste als DXF zu importieren oder gemäß Zeichnung einzugeben und bei Bedarf anschließend direkt in SIGSpro zu editieren oder um Hilfskonturen zu erweitern (REF _Ref \h Bild 2). Zur sicheren Vorabüberprüfung der Geometrie und des Schleifergebnisses steht weiterhin die integrierte 3D-Simulation für das Werkstück und den Maschinenraum mit vielfältigen Vermessungsfunktionen und einer Kollisionsüberwachung. Den Überblick über die vielfältigen Möglichkeiten behält der Anwender einfach durch den einheitlichen und übersichtlichen Bildschirmaufbau, der es dem Bediener ermöglicht, lediglich die für ihn relevanten Daten einzugeben. Es stehen zahlreiche Konfigurationsmöglichkeiten zur Verfügung, um die gleichzeitig angezeigten Informationen an die eigenen Bedürfnisse anzupassen. Hohe Effizienz durch Assistenten Bild 2: Kontureditor Wie für alle Werkzeuggruppen in SIGSpro gibt es auch für Profilplatten einen intelligenten Assistenten. Mit dessen Hilfe kann auch ein unerfahrener Anwender aus einer DXF-Kontur mit wenigen Mausklicks ein fertiges NC-Programm für eine Profilplatte erzeugen. Dazu fragt der Assistent Schritt für Schritt die Bild 3: Eingabeunterstützung durch intelligenten Assistenten wichtigsten Daten ab, wie die Abmessungen des Rohlings oder die Frei- und Spanwinkel (REF _Ref \h Bild 3). Dabei erleichtern dem Anwender Vorbelegungen und grafische Anzeigen eine intuitive und sowohl schnelle als auch fehlerfreie Eingabe. Die nötigen Schleifoperationen kreiert der Assistent im Hintergrund. Die Operationen selbst nehmen dem Bediener den Großteil der Arbeit ab, indem sie etwa die günstigste Schleifscheibe aus dem Magazin anwählen. Im Hintergrund berechnet SIGSpro parallel die Ausrichtung der Freiwinkel und die Anstellwinkel der Scheibe in Abhängigkeit von der eingegebenen Kontur sowie den gesetzten Technologieparametern. Zur Überprüfung können danach sowohl die Profilplatte, die Schleifbewegungen als auch die Maschine mit ihren Spannmitteln simuliert werden. Freie Rohlings- und Nullpunktdefinition SIGSpro ist hochflexibel bezüglich der Form und auch der Einspannlage der Profilplatte. Die Form lässt sich wahlweise anhand von Standardformen parametrieren oder frei als Konturzug einlesen bzw. eingeben. Die genaue Lage des Plattenrohlings in der Maschine wird durch ein Tastprogramm vor dem Beginn des Schleifprozesses ermittelt. Dabei bestimmt der Taster die Lage des Platten-Nullpunktes, z.b. relativ zur Außenkontur des Plattenrohlings. Bezüglich dieses Nullpunktes, etwa dem Mittelpunkt eines Dreieck-Rohlings, wird die Positionierung der Konturen definiert. Der Nullpunkt kann so gewählt werden, wie er in der Fertigungszeichnung der Platte vorgegeben ist, ohne das Risiko von Fehlern beim Neuvermaßen. Unterstützt wird ein breites Spektrum von Schleifoperationen, z.b. 6

3 Bild 4: Operationsliste in SIGSpro mit Simulationsfenster sind diverse Schruppoperationen, Fasenschliff und Pendelhub für die Kontur, Spanflächenschleifen sowie Umfangsschleifen möglich. So einfach wie möglich, so komplex wie nötig Damit die Eingabe sich auf ein Minimum beschränkt, werden die vollen Möglichkeiten der Software erst bei Bedarf aufgerufen. Hierzu gehört zum Beispiel, dass sämtliche Größen wie Freiwinkel, Anstellwinkel der Scheibe oder Vorschübe variabel entlang der Kontur eingegeben werden können. Bei Bedarf ist es auch möglich Operationsparameter wie etwa den Spanwinkel von Kontur zu Kontur unterschiedlich einzugeben. Ein Vorzug von SIGSpro ist, dass die zum Schleifen der Profilplatte notwendigen Operationen sich fortlaufend aufeinander abstimmen (REF _Ref \h Bild 4). So sind Größen wie Fasenbreiten und die Lage der Spanfläche immer automatisch synchronisiert, ohne dass der Anwender dies fortlaufend prüfen oder neu berechnen lassen müsste. Ferner können einzelne Parameter operationsübergreifend gezielt gekoppelt oder entkoppelt werden, so dass sich Automatismen in der Variantenfertigung von Profilplatten-Typen einrichten lassen. Die Software enthält viele weitere Automatismen, die im Hintergrund ablaufen, wie zum Beispiel das automatische Einfügen von Eckenradien und die Kollisionsvermeidung durch automatische Anpassung der Scheibenanstellung an den Konturverlauf. Weitere optionale Features, die bei Bedarf hinzugezogen werden können, sind etwa benutzerdefinierte An- und Abfahrbewegungen, Ein- und Ausfahrradien aus der Kontur, das Hinzufügen von beliebig vielen automatisch berechneten zusätzlichen Freiwinkeln und nicht zuletzt die Kompensation der Profilverzerrung. Diese Option ist dann sinnvoll, wenn ausschließlich die Kontur am Drehteil bekannt ist, welche die Profilplatte beim Einstechen erzeugen soll. In diesem Fall berechnet die Profilplatten-Software unter Berücksichtigung des Spanwinkels der Platte und des Einstechwinkels eine modifizierte Kontur, die auf die Platte geschlif- Bild 5: Beispiel einer Sonderanwendung mit mehreren Konturen auf einer Wendeplatte Bild 6: 3D-Simulation eines Schleifvorganges mit Maschinensimulation 8

4 Bild 7: Spannfutter 360 -Insert-Rotoclamp mit Wendeschneidplatte fen wird. Diese modifizierte Kontur hat die Eigenschaft, dass trotz Verzerrung durch Spanwinkel und Einstechwinkel beim Drehen die gewünschte Kontur am Drehteil entsteht. Flexibilität durch rundum freie Profildefinition Zu den besonderen Stärken von Schütte gehört die große Bandbreite sowohl den Standard als auch die geometrischen und technologischen Sonderfälle qualitativ hochwertig, wirtschaftlich und intuitiv bedienbar abzudecken. Mit SIGSpro unterstützt Schütte daher nicht nur einfache Stechplatten und Wendeplatten mit je einer Spanfläche und einer Kontur. Auch komplexe Platten und kundenindividuelle Sonderwünsche bezüglich der Plattengeometrie werden unterstützt. So können beliebig viele Konturen auf allen Seiten der Platte über 360 aufgebracht werden (REF _Ref \h Bild 5), auch kann es mehrere Spanflächen geben, die sich überlagern. Somit wird das ganze Spektrum dessen abgedeckt, was geometrisch an Formen und Technologien an einer Profilplatte denkbar ist. Z.B. ist ohne weiteres eine Platte möglich, die auf verschiedenen Zähnen unterschiedliche Konturen hat, oder Bohrerspitzen mit Konturen auf der Vorder- und Bild 8: Spannfutter Insert- Powerclamp Rückseite. Der Bediener wird stets durch die 2D-Vorschau über das geometrische Ergebnis seiner Eingaben informiert. Dabei wird die Platte in allen Ansichten mitsamt der definierten Konturen und Spanflächen und deren Positionierungen angezeigt. Die bei Bedarf hinzugezogene Simulation liefert ein 3D-Modell der geschliffenen Platte auf der Basis des NC-Programmes. Zur Betrachtung von Details kann dieses ohne Neuberechnung gedreht, gezoomt und vermessen werden. Ein Klick auf eine Fläche dieses Modells leitet den Bediener direkt zur Eingabeseite der dazugehörigen Schleifoperation. Rohlingmodelle können importiert sowie das berechnete 3D-Modell für andere Anwendungen exportiert werden (REF _Ref \h Bild 6). Um die Maßhaltigkeit der fertigen Platte zu garantieren, werden diverse Korrekturmöglichkeiten angeboten. Eine Korrektur von Konturpunkten und Radien ist ebenso möglich, wie das programmgesteuerte Kontrollieren des Schleifergebnisses durch den Messtaster und eine anschließende automatische Korrektur der Scheibengeometrie. Präzise und feste Spannung Die letzte und ebenso entscheidende Komponente zum Schleifen von Profilplatten ist die Spanntechnik. Die Spannmittel müssen in der Lage sein neben Standardformen nach DIN auch kundenindividuelle Rohlinge aufnehmen zu können. Außerdem muss das Spannmittel so viel Freiraum wie möglich bieten, um in unterschiedlichsten Anstellwinkeln und mit verschiedensten Schleifscheibenpaketen die Profilplatten bearbeiten zu können. Auch für eine sichere Handbeladung oder ein schnelles automatisiertes Handling ist die 10

5 Bild 9: Simulation eines Werkstückes, das mit dem Roboter gewendet wird Zugänglichkeit wichtig. Zwei der Schütte-Profilplattenspannmittel werden im Folgenden vorgestellt: Das Spannfutter Insert-Rotoclamp ermöglicht die Bearbeitung von Wendeplatten in einer Aufspannung (REF _Ref \h Bild 7). Die Platten werden während des Schleifens wiederholgenau mit der vollen Präzision der digitalen, direktangetriebenen Werkstückspindel gedreht. Das Umrüsten zwischen verschiedenen Plattentypen gelingt binnen kürzester Zeit über die HSK-Schnittstelle der Werkstückaufnahmen. Insert-Rotoclamp kann Profilplatten bis zu einem umschriebenen Durchmesser von 50 mm aufnehmen. Sonderanwendungen sind auf Anfrage möglich. Die beiden vorgestellten Spannmittel greifen auf die bewährte stirnseitige Schnittstelle der Schütte Werkstückspindel zu. Wie bei allen Schütte Spannmitteln wird die hohe Präzision durch die schnelle und einfache Ausrichtbarkeit auf der Stirnseite erreicht. Wahlweise ist Insert-Rotoclamp auch mit SK50-Schnittstelle verfügbar. Das zweite Spannfutter Insert- Powerclamp wurde speziell für Profilplatten entwickelt, welche nur eine Kontur besitzen oder mit Schleifscheiben bearbeitet werden sollen, die besonders große Freiräume am Spannmittel erfordern (REF _Ref \h Bild 8). Beispiele sind hier insbesondere prismenförmige Profilplatten. Die Spannaufnahmen für die Profilplatten sind wie die Werkzeugaufnahmen gestaltet, dadurch ergibt sich stets eine wiederholgenaue Positionierung in der Schleifmaschine, der Messmaschine und der Bearbeitungsmaschine, in welcher die Platte zum Einsatz kommt. Insert- Powerclamp verfügt über eine interne mechanische Kraftverstärkung und wird mit dem Schütte Hinterendzylinder betätigt. So können auch große Zeitspanvolumen sicher abgestützt werden. Dank des intelligenten Baukastens kann das Spannfutter auch schnell gegen ein ganz anderes Spannmittel, z.b. ein Zangenspannfutter, getauscht werden um Rotationswerkzeuge herzustellen. Zum Abschluss möchten wir eine besondere Anwendung vorstellen. SIGSpro bietet aktuell eine neue Funktion, welche die beidseitige Bearbeitung von Werkzeugen, wie Ausdrehmeißeln oder auch Profilplatten ermöglicht. Natürlich unterstützen die 3D-Werkstücksimulation als auch das Handling dieses neue Feature, so dass Sie das fertigbearbeitete Werkstück vorab am PC prüfen und automatisiert fertigen können. REF _Ref \h Bild 9 zeigt eine simulierte Profilplatte, deren Freiflächen keinen Hohlschliff aufweisen, da sie mit einer Topfscheibe hergestellt wurden. Nach Bearbeitung der ersten Seite wird das Werkstück durch den Roboter der Schütte Roboterzelle gewendet und fertigbearbeitet. Eine ähnliche Anwendung sehen Sie auf dem Schütte Messestand auf der AMB vom 18. bis in Stuttgart. Bild 10: SIGSpro-Bildschirm mit Operationsliste, Parameterfenster, Vorschau, Werkstückstruktur und einer simulierten Standardplatte. Das Layout kann individuell angepasst werden (Werkbilder: Schütte Schleiftechnik GmbH, Köln) 12