Revolutionäre Schleifmaschine steigert Effizienz durch innovative Kinematik

Fertigung bedeutet stetige Verbesserung. Genau wie Werkstätten an Tempo und Qualität arbeiten, haben OEMs Tausende Ingenieure, die Fertigungsausrüstung verbessern. Der häufigste Ansatz: bestehende Lösungen optimieren – 5-Achs-Tisch steifer machen, mehr Werkzeugstandzeit aus Fräsern holen, vorhandene Technologie verbessern.

Manchmal gibt es aber völlig neue Lösungen.

Ein Beispiel: Das Eccentric Positioning System (EPS) von Coventry Associates – eine völlig neuartige Schleifmaschine, die drei kreisförmige Drehtische übereinander statt Linearführungen nutzt. Diese haben versetzte Mittelpunkte zueinander, was gemeinsam die präzise Führung sowohl der linearen als auch der winkligen Position des Schleifscheibs für Innenrundschleifen ermöglicht (Video). Das Design ist vollelektrisch – keine Hydraulik, keine damit verbundenen Wartungskosten.

Kreisförmige Logik nutzen

Durch Platzieren des Schleifscheibs auf den Drehtischen kontrolliert Coventry dessen Position in X- und Z-Achse sowie einer Drehachse. Dieser hohe Kontrollgrad ermöglicht präzise, komplexe Bahnen, und der Verzicht auf Hydraulik erlaubte einen Footprint von 57×67 Zoll. „Wir haben eigentlich alte Heald-Größe-1-Schleifmaschinenbasen genommen und den EPS darin gebaut“, sagt Coventry-Präsident Craig Gardner. „Die Basis hat mehr Platz als wir brauchen, wir können den Footprint leicht 40 % reduzieren.“ Skalierbar auf größere Größen.

„Mit Arbeitsraum etwa doppelt so groß wie Heald 2CF, wurde diese Maschine für Lager bis 24 Zoll Durchmesser ausgelegt“, so Gardner. EPS positioniert in 8,5-Zoll-Durchmesser-Kreis, ermöglicht Rechteck von 3" X-Verfahrweg und 8" Z-Verfahrweg. Restlicher Positionierbereich nutzbar für komplexe Schleifscheibenformen mit Diamantabrichter. Gardner erwartet zukünftig weitere Lösungen mit EPS-Design.

Trotz kompakter Größe ist die Maschine vergleichsweise steif. „Kompakte EPS-Größe bedeutet sehr kurzer Lastpfad“, sagt Gardner. „Kurzer Lastpfad = sehr hohe Steifigkeit.“

Einzigartiges Merkmal: Schleifscheibenformung ohne Spezialwerkzeug oder Formdiamantrollen. Durch hohe Kontrolle über X, Z und Winkel der Scheibe formt ein Standard-Einzelpunkt- oder Drehdiamant-Abrichter das Scheibprofil, indem er das Scheib entlang des Abrichters bewegt. Wegfall von Rollform-Abrichten eliminiert nicht nur Kosten, sondern macht den Shop anpassungsfähiger – kein Warten auf Formdiamantrollen vor Kundenauftrag.

Zusätzlich muss das Scheib nicht zwingend an den Drehtischen befestigt sein. Coventry entwickelte auch eine MultiTool-Version: Werkstück auf Drehtischen, drei oder mehr stationäre Schleifspindeln drumherum. EPS führt Werkstück in stationäre Spindeln. „Ermöglicht mehrere Operationen in einer Aufspannung“, sagt Gardner. „Z. B. Bohrung, Laufbahn und Rippe eines Kegelrollenlager-Innenrings in einer Aufspannung.“ Entlastet Bediener bei wenig Peripherieautomation.

Gardner empfiehlt SingleTool-EPS für Hochserien, kleine Losgrößen; MultiTool-Setup für High-Mix, Low-Volume.

Anpassbare Steuerungen für Präzisionsschleifen

Siemens Sinumerik 840D CNC liefert Bewegungssteuerung. Gardner: Anpassbarkeit war entscheidend. „Für so neuartiges System brauchten wir eine Steuerung mit hohem Anpassungsgrad. Die 840D bot Werkzeuge für Software unserer einzigartigen Kinematik.“

Die entwickelte Software: Maximizer Grinding Process, inkl. Adaptive Force Control (AFC) – hält konstante Normalkraft beim Schleifen. Laut Firma erhöht konstante Normalkraft Spanabtrag und reduziert Schleifzykluszeit um bis zu 30 %. „Studien zeigen: Spanabtrag proportional zur Normalschleifkraft“, so Gardner. „Man will mit höchstmöglicher Normalkraft schleifen, die Spindelleistung erlaubt, ohne Werkstück zu verbrennen.“

Weitere Hauptfunktion: Real-Time Deflection Compensation. Kompensiert Spindel- und Maschinenbiegungen, die Konizität und Teile-zu-Teile-Streuung verursachen. „Unsere Echtzeit-Auslenkungskompensation hält In-Prozess-Maßtoleranzen ohne In-Prozess-Messgerät“, sagt Gardner.

Teil der Begeisterung bei Coventry: Man kratzt erst an der Oberfläche der EPS-Möglichkeiten. „Hier ist eine völlig neue Lösung für etwas so Grundlegendes wie Werkzeugpositionierung (SingleTool) oder Werkstückpositionierung (MultiTool). Grundlegender Wandel bedeutet: Wir erschließen erst das Lösungsarray, den dieser Ansatzwechsel bringt.“