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Oberfläche schnell veredelt

Teilehersteller beschleunigen den Produktionsprozess durch Automatisierung der Oberflächenveredlung
Oberfläche schnell veredelt

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Eine neue Schleiftechnologie ermöglicht die automatische Entfernung anhaftender Fremdpartikel und saubere Glättung der Oberfläche in einem einzigen Arbeitsgang. Mit Hilfe von automatisierter statt manueller Oberflächenbehandlung als Teil des Fertigungsdurchlaufs können Hersteller von Werkstücken im CNC-Verfahren ihre Arbeitskosten senken und – insbesondere bei großvolumigen Teilen – erhebliche Zeitersparnis realisieren.

Die Fortschritte in der Schleiftechnik ermöglichen, das Oberflächen-Finish parallel zu den übrigen Fertigungsschritten zu vollenden – ein Arbeitsgang wird eingespart.

Für Eric Sun, Gründer der Firma Orange Vise Company, schlug diese einzigartige Parallelität der Abläufe signifikant zu Buche; der Durchlauf wurde beschleunigt, Umrüstkosten wurden reduziert.
Orange Vise produziert Maschinen-Schraubstöcke und Komponenten für Schnellwechselelemente in Orange County, Kalifornien. Eingesetzt ist eine Mori Seiki NHX 4000 Hochgeschwindigkeits-Horizontal-Bearbeitungsmaschine.
CNC-gesteuert statt manuell
In den meisten Fällen wird die Oberflächenbearbeitung aus dem CNC-Prozess herausgenommen und manuell durchgeführt. Dafür ist zudem eine Vielzahl von Schleifwerkzeugen erforderlich. Das gefiel Sun nicht; er wollte die Abläufe rationeller gestalten, aber unter allen Umständen die gewohnte hervorragende Oberflächen-Beschaffenheit beibehalten.
Sun führt ergänzend aus, dass die von seiner Firma hergestellten Artikel aus unterschiedlichen Materialien bestehen und die Oberfläche unterschiedlich beschaffen ist. Der Grundkörper ist in der Regel aus Gusseisen, Abmessungen und Vorbehandlung differieren.
Die gehärteten Oberflächen (50 – 60 HRC auf der Rockwell-Skala) erfordern eine Sandstrahl-Behandlung, traditionelle drehend arbeitende Werkzeuge würden zu schnell abnutzen. Obwohl nicht erforderlich, erfahren bei Orange Vise auch ungehärtete Oberflächen die gleiche spezielle Bearbeitung und erhalten damit das gleiche einheitliche Erscheinungsbild.
Neues Schleifwerkzeug
„Dieser Prozess beinhaltete mehrmaliges Aufnehmen, Reinigen und Repositionieren der entsprechenden Werkstücke, um alle Teile der Oberfläche mit dem Sandstrahlgerät zu erreichen“, erklärt Sun. Das war zeitintensiv und bedeutete mitunter geradezu Kosmetik.“ Dann entdeckte der Firmengründer ein neues Schleifwerkzeug von Brush Research Manufacturing, der Schleifmittel-Firma, die als Erfinderin des Flex-Hone-Systems bekannt ist und es weltweit vertreibt.
Die neue Produktlinie dieses Unternehmens – scheibenförmige Bürsten mit der Bezeichnung Nam Power – ermöglicht CNC-Anwendern, den Bearbeitungs-Prozess zur Erzielung einer idealen Oberflächenbeschaffenheit zu automatisieren, und zwar parallel zum Fertigungsdurchlauf.
„Wir setzten die Nam Power-Schleifbürsten ein und merkten schnell, dass sie in der Tat eine hervorragende Oberfläche erzeugten“, sagt Sun.
Keramik- und Silicon-Kohlenstoff
Die faserverstärkte Thermoplastik-Basis der scheibenförmigen Schleifbürsten ist mit flexiblen Nylonfäden bestückt; somit liegt bei Nam Power eine einzigartige Kombination von Keramik- und Silicon-Kohlenstoff-Elementen mit ausgezeichnetem Poliereffekt vor. Das Werkstück bekommt saubere Konturen; Flächen und Ränder werden zuverlässig von Anhaftungen befreit, man erreicht ein perfektes Finish. Darüber hinaus können die Nam Power-Bürsten auch zum Entrosten eingesetzt werden.
Auch Nylon-Schleifprodukte anderer Hersteller enthalten Keramik-Komponenten oder Silicon-Kohlenstoff. Aber die Kombination beider Stoffe ist einzigartig. Keramik ist vorteilhaft zur Entfernung metallischer Rückstände, kann aber Schrammen und Kratzer erzeugen. Silicon-Kohlenstoff wirkt solchen Beschädigungen entgegen. Die Vereinigung beider Elemente in ein und demselben Werkzeug ermöglicht eine Rundum-Bearbeitung in einem einzigen Arbeitsgang.
Für viele Werkstoffe geeignet
Die Nam Power-Bürsten sind sinnvoll einzusetzen bei Werkstücken aus Nichteisenmetall, Gusseisen, Baustahl, rostfreiem Stahl, verschiedenen Stahl-Legierungen, Schmiedeeisen, Titan und Nickellegierungen.
Als erstes hatte Sun sich zwischen den beiden verfügbaren Varianten zu entscheiden: Der „Standard“-Ausführung für normale Entgratungs- und Polierarbeiten und der „Turbo“-Ausführung mit aggressiverer Bearbeitungsmethode für „schwierige Fälle“.
Um eine „sanfte“ Politur, aber gleichwohl eine verbesserte Oberfläche gegenüber dem bisherigen Verfahren zu erreichen, wählte Sun die Standard-Ausführung und verminderte die Umdrehungszahl des Bearbeitungswerkzeugs.
Das Ergebnis stellte ihn sofort zufrieden: „Das Oberflächen-Finish war gut genug, insbesondere im Vergleich mit den bisherigen Ergebnissen. Größere Flächen, die einen mehrfachen Durchlauf erforderten, zeigten keine sichtbaren Mängel. Unnötig zu sagen, dass die neuen Bürsten den Fertigungsprozess ein bisschen beschleunigten.“
Orange Vise steht auf dem Standpunkt, dass die Nam Power-Bürste in der Standard-Ausführung genügend Flexibilität bietet, um auch in den Abmessungen variierende Werkstücke ohne Schwierigkeiten bearbeiten zu können.
„Wir hatten nicht erwartet, die Bürsten so vielseitig verwenden zu können, aber wir finden ständig neue Einsatzmöglichkeiten“, sagt Sun. „Wir nehmen die Bürsten für Aluminium, Stahl, Gusseisen und diverse andere Materialien, ohne sie häufig wechseln zu müssen.“
Manuelle Nacharbeit entfällt
Eine der Anwendungen, die auch mit der Zweckbestimmung im Einklang steht, ist die Kantenglättung.
Gemäß den Ausführungen von Sun verwendet Orange Vise verschiedene Polierwerkzeuge, darunter einen 45°-Fräskegel. Normalerweise verursacht der keine Kratzer – doch es kommt vor. Deshalb ist ein Mitarbeiter damit beschäftigt, jedes Teil zu inspizieren und gegebenenfalls von Hand nachzuarbeiten. Seit die Nam Power-Bürsten eingesetzt werden, ist dieser Job hinfällig.
Ergänzend führt Eric Sun aus, dass Orange Vise auf den Schraubstockbacken eine Gravur einfräst. Obwohl die Gravur auf der Unterseite keine Vorarbeit und somit wenig Aufwand erfordert, möchte man sie lieber auf der Oberseite im Blickfeld haben. Auch dafür wird der 45°-Fräser eingesetzt, Kratzer kann man durch Sandstrahlen oder mit Hilfe der Nam Power-Schleifbürsten beseitigen. Sun entschied sich für das Letztere.
100 000 Teile mit einer Bürste
„Sandstrahlen ist zu viel Arbeit. Mit den Bürsten entsteht lediglich ein Zeitaufwand von vielleicht 30 Sekunden“, sagt Sun.
Bei der Entwicklung der Nam Power-Bürsten hat man auch die Lebensdauer des Werkzeuges im Auge gehabt. Keramik ist ein extrem stabiles Material, und es liegen Berichte vor, dass mit einer einzigen Bürste über 100 000 Teile bearbeitet werden können.
Die Bürsten arbeiten auch selbstschärfend, indem die abgeschliffenen Metallpartikel ihrerseits eine Art Schleifwirkung auf die Borsten ausüben und sie in ganzer Länge in Form halten. „Wir setzen sie jetzt fast jeden Tag ein“, zieht Sun Bilanz, „und es besteht definitiv kein Unterschied in der Arbeitsqualität vom Tag Null bis heute.“
Brush Research Manufacturing www.brushresearch.com
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