Röhm micro-technology: Geburtshelfer für Präzisionsuhren

Mit einem Kraftspann-Schwenkfutter von Röhm aus der micro-technology Reihe fertigt IWC in einer einzigen Aufspannung der Platine alle notwendigen Operationen wie Fräsen, Bohren, Gewindeschneiden und Einstechen sowie die Feinbearbeitung der Kanten.

Die Herstellung der Bauteile für die Kaliber, wie die Uhrenmanufakturen ihre eigens entwickelten, hergestellten und montierten Uhrwerke nennen, ist heute nur noch mit modernsten CNC-gesteuerten Präzisionsmaschinen und Bearbeitungszentren möglich. Das ändert nichts an der Wertigkeit der Uhren – im Gegenteil: Kunden erwarten neben hochwertigen Materialien, Design und Komplikationen (so heißen Funktionen wie Datum, zweite Zeitzone oder Jahreskalender) einer wertvollen Armbanduhr auch höchste Ganggenauigkeit. „Obwohl die Montage nach alter Tradition weiterhin von Hand stattfindet, ist das prozesssichere und wiederholgenaue Fertigen der Einzelteile nur maschinell möglich", erklärt Heiko Zimmermann, der für die Industrialisierung verantwortlich ist, und Stephan Zeller, Gebietsverkaufsleiter von Kern, führt weiter aus: „Mit der Kern Micro hat IWC ein sehr kompaktes 5-Achs-Bearbeitungszentrum auf nur vier Quadratmetern Stellfläche, das hervorragend automatisierbar ist und bis in den Nano-Bereich präzise arbeitet.“ Garant dafür ist unter anderem die Temperierung aller wärmeeinbringenden Komponenten in der Maschine. Mit 101 Werkzeugen im gut zugänglichen Werkzeugkabinett, das sogar maximal 209 Werkzeuge aufnehmen kann, werden alle Prozessschritte abgedeckt.

Das prozesssichere und wiederholgenaue Fertigen der Uhrenplatine bei IWC ist nur maschinell möglich. Die Montage findet dagegen nach alter Tradition weiterhin von Hand statt.

Die Fertigung der Uhrenplatine ist bei IWC die Geburtsstunde eines Manufakturkalibers.

Per Roboter wird der Rohling nach dem Vermessen eingelegt.

Die Kern Micro ist ein sehr kompaktes 5-Achs-Bearbeitungszentrum, das hervorragend automatisierbar ist und hochpräzise arbeitet. Stephan Zeller (links) von Kern Mikrotechnik und Damiano Casafina von Röhm Schweiz.

Das Kraftspann-Schwenkfutter von Röhm ermöglicht die Bearbeitung von drei Seiten bei einer Aufspannung.

Sogar die Bohrung für die Aufzugswelle kann ohne Umspannen gefertigt werden.

Mit bis zu 209 Werkzeugen im Werkzeugkabinett der Kern Micro werden alle Prozessschritte abgedeckt.

Bis zur fertigen Uhrenplatine werden bei einer Aufspannung 270 Operationen mit 54 Werkzeugen durchgeführt.

Die kleinsten Bohrungen auf der Uhrenplatine haben nur 0,38 mm Durchmesser.

Preisgekröntes Schwenkfutter von Röhm

Im aufgeräumten Arbeitsraum ist das preisgekrönte Kraftspann-Schwenkfutter von Röhm aus der micro-technology Reihe montiert. Mit dem Schwenkfutter fertigt IWC in einer einzigen Aufspannung der Platine alle notwendigen Operationen. Dies sind Fräsen, Bohren, Gewindeschneiden und Einstechen sowie die Feinbearbeitung der Kanten. Ja selbst die Bohrung für die Aufzugswelle horizontal vom Außenrand der Platine zu deren Inneren kann ohne Umspannen durchgeführt werden. „Früher hatten wir die Platine auf drei Maschinen aufspannen müssen“, erinnert sich Zimmermann. Das dauerte natürlich insgesamt länger und barg die Gefahr, dass das Ergebnis weniger präzise sein konnte als heute. Nach einem Einmessen des Werkstücks, das Toleranzen des Rohlings berücksichtigt, holt sich das System seinen Nullpunkt.

270 Prozesse mit 54 Werkzeugwechseln

Die Uhrenplatine ist das zentrale Bauteil einer mechanischen Uhr. Auf ihr werden später alle Bestandteile des Uhrwerks platziert, von der Brücke über die Unruhkloben bis zu den Lagersteinen aus Rubin sowie Stifte, Achsen und Zahnräder. Je nach Komplikation kann ein solches Uhrwerk aus mehreren Hundert kleinsten Teilen bestehen. Bis das Spannfutter den Rohling als fertige Platine wieder für die Entnahme loslässt, werden mit der Kern Micro auf der Werkseite und der Zifferblattseite unglaubliche 270 Operationen mit insgesamt 54 Werkzeugwechseln in einer Präzision von +/- 2 µm durchgeführt. Dabei kommt jedes Werkzeug nur einmal zum Einsatz. Die Bearbeitungsschritte und deren Reihenfolge sind sehr genau durchgeplant. Weil das Schwenkfutter die Platine schneller wendet als ein Werkzeugwechsel durchgeführt wird, werden mit einem Werkzeug stets Operationen auf beiden Seiten der Platine durchgeführt, bevor es gewechselt wird.

Und so entstehen auf der später 40 mm im Durchmesser großen Uhrenplatine Bohrungen, von denen die kleinsten nur 0,38 mm Durchmesser haben, Gewindelöcher und Raum für die Werksbestandteile. An manchen Stellen wird das Material des Rohlings bis auf 0,5 mm abgetragen. Das stellt nun wiederum eine ganz besondere Herausforderung an das Spannfutter. Denn keinesfalls darf sich das Werkstück aus Messing durch die einwirkende Kraft durchbiegen oder gar zerbrechen. Vor allem bei den Einstechprozessen ist die einwirkende Kraft nicht zu unterschätzen. Ein Durchbiegen würde zu ungenauen Ergebnissen führen. Also muss eine Werkstückabstützung, eine Art Anschlag, Abhilfe schaffen.

Eine Abstützung, die auf beiden Seiten wirkt

Doch das ist gar nicht so einfach, denn die Abstützung, die die Platine von unten unterstützt und gegen ein Durchbiegen wirkt, muss ja nach einem Schwenk wiederum genauso von unten wirken. Hier hat Röhm eine clevere Lösung gefunden. „Ein pneumatisch betätigtes Spannjoch rotiert nach dem Schwenk des Futters um 180° und stützt das Werkstück somit wieder von unten ab“, erklärt Damiano Casafina, Geschäftsführer von Röhm Schweiz, der sich diese innovative und einfache Lösung ausgedacht hat. Dennoch steckt auch hier die Schwierigkeit im Detail. Denn nach der Drehung des Spannjochs darf es nicht mit dem vollen Drehschwung auf die Platine durchschlagen. Die könnte dabei verbogen, zerstört oder aus den Spannbacken herausgeschleudert werden. Also hat Röhm eine Art Bremse eingebaut, die die Abstützung auf beiden Platinenseiten sanft von unten heranführt, einrastet und ihre Abstützfunktion wahrnehmen kann.

Flexibilität und Produktivität weiter erhöhen

Seit Oktober 2015 ist die Kombination aus Kern Micro und Röhm’s schwenkbarem Kraftspannfutter bei IWC im Einsatz. „Die Einheit produziert inzwischen an 140 Wochenstunden“, wie Zimmermann nicht ohne Stolz berichtet. Tausende der Platinen sollen innerhalb eines Jahres darauf prozesssicher und wiederholgenau gefertigt werden. Und der nächste Schritt ist bereits geplant, wie Christian Indlekofer, der Produktionsleiter für Werkteile bei IWC, verkündet: „Wir wollen vor allem die Flexibilität aber auch die Produktivität weiter erhöhen.“ Hierbei ist an ein 4-fach-Futter mit Schwenkfunktion gedacht. Kern und Röhm sind bereits an der gemeinsam abgestimmten Planung.