Studer WireDress: Höhere Produktivität mit Metallbindung

Die Studer S41 mit integrierter Abrichttechnologie WireDress® erlaubt das Abrichten von metallgebundenen Diamant-und CBN-Schleifscheiben direkt in der Schleifmaschine.

Alfred Mair, Leiter Schleiftechnologie bei Fischer in Herzogenbuchsee, stand vor einer Herausforderung. Das Ziel des Unternehmens war nicht nur die Steigerung der Produktivität, auch stieß es bei der Schleifbearbeitung von exotischen Materialien, wie zum Beispiel Titan und schwer zerspanbaren Hartstoffen, an Grenzen. Außerdem stellen Kunden immer höhere Ansprüche an die Qualität. Mit einer konventionellen Schleifmaschine konnte diese Herausforderungen nicht mehr gelöst werden.

Doch eine Lösung lag näher als gedacht: nur 60 km weiter, bei der Fritz Studer AG in Steffisburg – in Österreich durch die Metzler GmbH & Co KG vertreten. Hier wird die CNC-Universal-Rundschleifmaschine S41 produziert. Gemacht für große Werkstücke, verfügt sie über Spitzenweiten von 1.000 / 1.600 mm und Spitzenhöhen von 225 / 275 mm. Mit Lineardirektantrieben bearbeitet sie Werkstücke hoch präzise bis zu einem Maximalgewicht von 250 kg. Natürlich bearbeitet die S41 kleine und mittlere Werkstücke ebenso effektiv. Doch das Herzstück für Fischer ist das vollintegrierte WireDress-Abrichtsystem. „Davon versprachen wir uns, metallgebundene Schleifscheiben nutzen zu können – für eine mess- und reproduzierbare Höchstqualität, eine höhere Produktivität, universellere Bearbeitungsmöglichkeiten, hohe Prozesssicherheit, wie auch reduzierte Werkzeugkosten“, erklärt Mair seine Erwartungen.

Die S41 ist eine CNC-Universal-Rundschleifmaschine der neusten Generation. Sie ist gespickt mit vielen technischen Finessen wie dem StuderGuide® Führungsbahnsystem, hochpräzisen Achsantrieben mit Linearmotoren, extrem schnellem Direktantrieb der B-Achse, einer großen Auswahl an Schleifkopfvarianten usw.

Michael Klotz
Projektleiter Entwicklung bei der Fritz Studer AG

„Mit WireDress® kann man die Fähigkeiten der Metallbindung nun nutzbar machen. Bei bester Formbeständigkeit der Bindung können nahezu beliebige Profile sehr präzise im µm-Bereich konturgenau abgerichtet werden.“

Erwartungen übertroffen

Studer hat die S41 mit WireDress nach weiteren Wünschen der Fischer AG konfiguriert: So erhielt die Maschine eine spezielle Hochgeschwindigkeits-Außenschleif-Motorspindel, ein Eigenprodukt der Fischer AG, bei welcher die axiale Ausdehnung besonders klein ist. Außerdem ist sie am hinteren Spindelende außen abgeschrägt, wodurch auch das Schleifen mit einem negativen Schwenkwinkel möglich wird, insbesondere bei der Schulterbearbeitung mit geschwenkter Spindel. Ergänzt ist die S41 mit einem vollautomatischen Werkstück-Magazin- und Handlingsystem, welches im autarken Betrieb eine vollautomatische Serienbearbeitung der hochwertigen Präzisionsbauteile sicherstellt. „Ich bin hin und weg, drei bis fünfmal schneller als mit konventioneller Technologie, bei absoluter Reproduzierbarkeit, im Toleranzbereich von unter 1,0 µm geschliffen. Sowas habe ich noch nie gesehen. Ich bin extrem beeindruckt“, lautet das Fazit von Alfred Mair nach solider Einführungszeit der Maschine.

Das Geheimnis dahinter

„Bekannt ist, dass metallgebundene Schleifscheiben beim Bearbeiten schwer zerspanbarer Werkstoffe deutlich langlebiger und formstabiler sind und letztlich eine höhere Produktivität ermöglichen. Problematisch dabei ist, dass Metallbindungen mit konventionellen Verfahren in der Schleifmaschine nur sehr eingeschränkt abrichtbar sind. Außerdem entsteht ein hoher Abrichterverschleiß verbunden mit einer geringen Schnittigkeit. Das ist für eine hohe und gleichbleibende Bearbeitungsqualität und nutzerfreundliches Abrichten somit untauglich und der Grund, warum die Metallbindung nur selten benutzt wird“, erklärt Michael Klotz, Projektleiter Entwicklung bei der Fritz Studer AG.

Studer hat darum, zusammen mit Technologiepartnern, die maschinenintegrierte Abrichttechnologie WireDress entwickelt. Hier erfolgt das Abrichten bei der vollen Schleifdrehzahl der Scheibe. Im Gegensatz zum herkömmlichen mechanischen oder externen EDM-Abrichten geschieht das WireDress-Abrichten durch modifiziertes Drahterodieren in der Schleifmaschine, wobei das Schleiföl als Dielektrikum dient. Der Abrichtvorgang geht berührungs- und verschleißlos ohne mechanischen Kontakt vonstatten. Dabei wird nicht das Schleifkorn abgerichtet, sondern die metallische Bindung ab-, beziehungsweise zurückgenommen. Je nach Formschluss des Schleifkorns fällt es einfach heraus, ansonsten bleiben die Schleifkörner in voller Schärfe erhalten. Die Scheibe erhält hohen Kornfreistand für maximale Schnittigkeit, geringere Schleifkräfte und Brandneigung.

„Mit WireDress kann man die Fähigkeiten der Metallbindung nun nutzbar machen. Bei bester Formbeständigkeit der Bindung können nahezu beliebige Profile sehr präzise im µm-Bereich konturgenau abgerichtet werden. Es sind lange Abrichtintervalle erreichbar. Nun wird auch die exakte Bearbeitung anspruchsvoller oder kleinster Geometrien machbar, das war bis dato nicht oder nur unwirtschaftlich möglich. Gegenüber der Schleifbearbeitung mit keramisch gebundenen Schleifwerkzeugen sind signifikante Produktivitätssteigerungen im Bereich von mindestens 30 Prozent und mehr gegenüber Kunstharzbindungen möglich. Mit einer Sinter-metallgebundenen Scheibe kann man sogar übers Limit gehen – man kann sie ja in der Maschine einfach wieder abrichten, mit galvanischen Scheiben kann man nur einmal übers Limit gehen. Diese Grenzen angstfrei ausreizen – auch das ermöglicht eine höhere Wirtschaftlichkeit“, geht Michael Klotz ins Detail.

Mehrere Faktoren für den Erfolg

„Setzt man auf die richtige Technologie, ist auch die Prozesssicherheit gegeben. In der Vergangenheit musste man sich an solche Schleifresultate zeitaufwändig herantasten, heute ist es prozessstabil. Das hat auch den Vorteil, dass man die Kosten klarer kalkulieren kann“, erklärt Mair. Er weiß auch, dass die richtige Technologie nicht nur die Maschine umfasst: „Um im absoluten Bereich von weniger als 1 µm reproduzierbar zu fertigen, tragen zusätzliche Faktoren bei: eine vollklimatisierte Halle, die unter anderem auch für die thermische Stabilität unserer Spindeln sorgt, automatisches Laden, angepasstes Tooling, modernste Messtechnik, ein effizientes Kühlkonzept und natürlich gut ausgebildetes und top motiviertes Personal.“

Für die Fischer AG hat sich die Investition in die S41 mit der WireDress-Technologie gelohnt. Die Produktivität konnte bei gewissen Materialien sogar bis zu 70 % gesteigert werden. „Wenn sich diese Technologie in den Fachkreisen herumspricht, wird Studer mit Aufträgen eingedeckt“, ist Mair überzeugt. Ein weiterer Pluspunkt dürfte vor allem Ingenieure und Konstrukteure interessieren: Denn es lassen sich nicht nur gerade Schleifscheiben abrichten, sondern auch sehr feine Profile, was bisher bei metallgebundenen Schleifscheiben nicht möglich war. „Dies eröffnet Ingenieuren völlig neue Konstruktionsmöglichkeiten, ja sogar ungeahnte Horizonte“, ist Michael Klotz abschließend überzeugt.