HyperFinish
schneller, besser, wirtschaftlicher
Derya Lenbet ist Director Global Sales bei Thielenhaus Technologies.
Das innovative Oszillationsverfahren HyperFinish, das wir seit einigen Jahren auf unseren Maschinenplattformen implementiert haben, wird derzeit konsequent weiterentwickelt. Das Verfahren, das in der Branche als Quantensprung in der Oberflächenfeinstbearbeitung betrachtet wird, verspricht bis zu 35 Prozent kürzere Bearbeitungszeiten bei verbesserten Qualitäten und weniger Investitionskosten.
HyperFinish ist eine Weiterentwicklung des Microfinish- oder Superfinish-Verfahrens, wobei hier vor allem die Steigerung der Prozessgeschwindigkeit maßgeblich ist, die deutlich über der beim konventionellen Finishen liegt. Dabei wird die Oszillationsfrequenz durch die Nutzung eines Direktantriebs im Vergleich zu einer konventionellen mechanischen Oszillationseinheit erheblich gesteigert. Des Weiteren ist es möglich, die sinusförmige Oszillationsbewegung des Werkzeugs mit einer zusätzlichen, hochfrequenten Radial- oder Linearschwingung zu überlagern, die über 3.600 Doppelhübe pro Minute (60 Hz) betragen kann. Durch die höheren Oszillationsfrequenzen ergibt sich ein wesentlich größerer Abtrag pro Zeiteinheit, da das Werkzeug durch die erhöhte Frequenz auch bei hohen Werkstück-Umfangsgeschwindigkeiten schneidfähig bleibt.
Bei Versuchen zur Optimierung der Produktivität haben unsere Entwicklungsingenieure festgestellt, dass ein Zuwachs hier nur über extrem hohe Oszillationsfrequenzen zu erreichen ist. Das Verfahren basiert auf einem harmonischen sinusförmigen Geschwindigkeitsverlauf des Werkzeugs. Dieser wird mit der elektronischen Anpassung aller Parameter der primären und sekundären Werkzeugoszillation einschließlich Oszillationswinkel und -hübe über die NC-Steuerung an den jeweiligen Prozess gekoppelt.
Eine schnellere Werkzeugbewegung bedeutet kürzere Prozesszeiten und eine höhere Produktivität. So können die Bearbeitungszeiten z. B. bei Wälzlagern im Durchschnitt um 30 Prozent, teilweise sogar bis zu 35 Prozent, verkürzt und die Abtragsleistung um bis zu 60 Prozent erhöht werden. Da das Werkzeug für deutlich mehr Abtrag sorgt, kann in bestimmten Anwendungsfällen statt einer 2-Stationen- eine 1-Station-Maschine zum Einsatz kommen. Damit lassen sich die Investitionskosten um etwa 30 Prozent reduzieren. Bei einer Maschine mit nur einer Station verringern sich auch die Gesamt-Rüstzeiten und damit die Betriebskosten. Diese Faktoren sind vor allem in Bereichen wie der Automobil- und Wälzlagerindustrie von Bedeutung, wo ein hoher Kostendruck herrscht.
Höhere Qualität
HyperFinish bedeutet aber nicht nur kürzere Prozesszeiten bei mehr Abtragsleistung, sondern auch eine Steigerung der Werkstückqualität. So kann der Nutzer dieser Technologie den stetig steigenden Qualitätsanforderungen seiner Kunden gerecht werden. Durch die besondere Oszillationsmethode lassen sich mit dem abmessungsoptimierten Werkzeug bessere Ergebnisse hinsichtlich Rundheit und Feinwelligkeit erzielen. Auf diese Weise kann mit den konventionellen Werkzeugtypen schneller und besser gearbeitet werden.
Bearbeitung von Kugellagerlaufbahnen mit dem um die HyperFinish-Technologie optimierten Microfinish-Verfahren
Die in den Abbildungen veranschaulichten Resultate zur Bearbeitung einer Kugellagerlaufbahn wurden mit einem 1-stufigen Finishprozess und einer Werkzeug-Werkstück-Kontaktzeit von lediglich sechs Sekunden erzielt. Dabei konnte die ursprünglich raue Oberfläche mit einem Ra größer als 0,6 µm auf eine äußerst feine Oberfläche von 0,017 µm reduziert werden. Die hohe Präzision der Bearbeitung spiegelt sich in der Profilform von Pt = 1,1 µm wider. Um derartige Präzisionslager zu fertigen, ist bei konventioneller Fertigung zwingend ein 2-stufiger Prozess erforderlich.
Eine weitere bereits erprobte Anwendung ist das Bürstentgraten. Mit der durch HyperBrushing optimierten Bürstkinematik kann die Entgratung von plangefinishten Dichtflächen zu den darin enthaltenen Bohrungskanten mit einer gleichmäßigen Kantenverrundung an höchst präzisen Automobil-Einspritzkomponenten verbessert werden. Eine zusätzliche Bearbeitungsstufe wie das Hochdruck-Wasserstrahl-Entgraten kann damit an diesen Kanten entfallen.
„Beider Weiterentwicklung des Verfahrens“, erklärt Director Global Sales Derya Lenbet, „steht das Ziel im Mittelpunkt, die positiven Effekte von HyperFinish - wie bis zu 35 Prozent kürzere Bearbeitungszeiten, verbesserte Qualitäten und weniger Investitionskosten - auch auf die Bearbeitung von Wälzkörpern und wellenförmigen Werkstücken zu übertragen“. Vor allem bei der Stein- oder Bandbearbeitung von Funktionsflächen an Wellen sehe er noch großes Verbesserungspotenzial.