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02.09.2019

Schnell und effizient zum hochgenauen Planschliff

Fix Koordinaten-Schleiftechnik entwickelt Vorrichtung fürs Flachschleifen

Wo im Werkzeugbau früher Genauigkeiten von 1/100 mm ausreichten, wird heute das µm gefordert. Dies bedingt auch erhöhte Anforderungen an die Ebenheit der Platten, mit denen der Werkzeugbauer arbeitet. Unebenheiten führen beim Einrüsten zu Spannungen und damit zu elastischen Verformungen. Das hat nach dem Abspannen nachteilige Auswirkungen auf die Toleranzen. Für die vorbereitende Bearbeitung des Plattenmaterials durch Flachschleifen wurde eine Vorrichtung entwickelt, die Maschinenzeit spart und auch von weniger geschultem Personal leicht zu bedienen ist.

  • Planschleifen einer Platte auf der speziell hierfür entwickelten Eben-Fix-Vorrichtung (© Fix)

    Planschleifen einer Platte auf der speziell hierfür entwickelten Eben-Fix-Vorrichtung (© Fix)

  • Der richtige Stützabstand wird anhand einer Tabelle eingestellt (© Fix)

    Der richtige Stützabstand wird anhand einer Tabelle eingestellt (© Fix)

  • Der richtige Stützabstand wird anhand einer Tabelle eingestellt (© Fix)

    Der richtige Stützabstand wird anhand einer Tabelle eingestellt (© Fix)

  • Aufsetzen der Vorrichtung auf dem Magnettisch der Flachschleifmaschine (© Fix)

    Aufsetzen der Vorrichtung auf dem Magnettisch der Flachschleifmaschine (© Fix)

  • Zentrieren der Platte auf der Vorrichtung (© Fix)

    Zentrieren der Platte auf der Vorrichtung (© Fix)

  • Nach der Rundum-Sicherung mithilfe von Stahlleisten und dem Einschalten des Magnettischs kann die Flachschleifmaschine gestartet werden (© Fix)

    Nach der Rundum-Sicherung mithilfe von Stahlleisten und dem Einschalten des Magnettischs kann die Flachschleifmaschine gestartet werden (© Fix)

  • In der Werkstatt von Fa. Fix stehen zahlreiche Koordinatenschleifmaschinen. Das Fix-Eben-Set hat Fix auf 14 verschiedenen Typen von Flachschleifmaschinen erfolgreich getestet.  (© Klaus Vollrath)

    In der Werkstatt von Fa. Fix stehen zahlreiche Koordinatenschleifmaschinen. Das Fix-Eben-Set hat Fix auf 14 verschiedenen Typen von Flachschleifmaschinen erfolgreich getestet. (© Klaus Vollrath)

  • „Mit unserer Lösung kommt man auch ohne erfahrenes Personal auf Anhieb sicher zum Erfolg“ Dominik Fix (© Klaus Vollrath)

    „Mit unserer Lösung kommt man auch ohne erfahrenes Personal auf Anhieb sicher zum Erfolg“ Dominik Fix (© Klaus Vollrath)

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„Bei der Herstellung hochgenauer Werkzeuge spielt die Ebenheit des Ausgangsmaterials eine entscheidende Rolle“, weiß Dominik Fix, Geschäftsführer der Fix Koordinaten-Schleiftechnik in Eschbronn. Das Unternehmen ist spezialisierter Dienstleister für die Bereiche Flach-, Innenrund-, Außenrund- sowie Koordinatenschleifen und arbeitet für zahlreiche industrielle Abnehmer im In- und Ausland. Dort werden teils Genauigkeiten von 1 µm gefordert. Um diese einhalten zu können, muss schon das Ausgangsmaterial eine extrem gute Ebenheit aufweisen. Anderenfalls kann sich die Platte beim Aufspannen auf dem Maschinentisch elastisch verformen. Federt sie dann nach dem Abspannen wieder zurück, so können sich dadurch die vorher korrekten Maße so verändern, dass die geforderten Toleranzen nicht mehr eingehalten werden. Reklamationen sind dann vorprogrammiert.

Auftrag für 300 Platten gab den Anstoß

„Die Probleme fangen schon beim Planschleifen des angelieferten Plattenmaterials an“, erinnert sich Fix. Das Material wird vergleichsweise grob auf Maß geschnitten angeliefert und weist daher Krümmungen auf. Deshalb besteht der erste Arbeitsgang vor der eigentlichen Bearbeitung häufig darin, die Platten auf einer Flachschleifmaschine beidseitig planzuschleifen. Wegen der Krümmung werden sie jedoch durch die Kraft des Magnettischs elastisch verformt. Solange der Magnettisch eingeschaltet bleibt, weist zwar die Oberseite nach dem Planschliff eine hervorragende Ebenheit auf. Dies kann sich jedoch nach dem Abschalten des Magnetfeldes sehr zum Nachteil ändern. Dieses Problems wurde man sich sehr deutlich bewusst, als man von einem Schweizer Uhrenhersteller den Auftrag erhielt, insgesamt 300 Platten mit den Abmessungen 600 x 300 mm mit einer Genauigkeit von 2 µm planzuschleifen.

Statt zeitraubender Seitenwechsel…

„Werkzeugmacher kennen natürlich den Trick, in solchen Fällen die Platte mit Folien oder Keilen zu unterlegen, danach mehrfach umzudrehen und jeweils erneut nachzuschleifen“, erläutert Fix. Wenn man das etliche Male gemacht habe, könne ein geübter Mitarbeiter auf diese Weise letztlich die gewünschte Ebenheit erreichen. Das sei jedoch nicht nur zeitraubend und teuer, sondern führte im angesprochenen Fall zu kritischen Engpässen bei den Maschinenkapazitäten. Dies war für ihn der Anstoß, sich über das Thema intensiv Gedanken zu machen. Knackpunkt war offenkundig die Verformung der Platte beim Aktivieren des Magnetfeldes. Eine lose Lagerung auf dem nicht eingeschalteten Tisch wäre jedoch auch keine Lösung gewesen, da sich das Werkstück dann aufgrund der Maschinenbewegungen verlagern würde.

…eine „lose“ Lagerung mit seitlicher Fixierung

„Nach längerer Tüftelei und mit der Hilfe eines Mathematikers fand sich dann eine Lösung, die erfreulich einfach zu realisieren und zu handhaben ist“, freut sich Fix. Diese mittlerweile patentierte und unter der Bezeichnung Eben-Fix vertriebene Vorrichtung besteht aus zwei rechteckigen Stangen, die in genau definiertem Abstand auf dem Tisch der Flachschleifmaschine angeordnet werden. Auf diese wird die Platte mit der Wölbung nach oben so aufgesetzt, dass sie rechts und links über die Stangen hinausragt. Letztere bestehen aus einem nicht magnetisierbaren Metall, sodass die Platte nicht durch Magnetkräfte deformiert werden kann. An den Seiten werden dann rundherum Stahlleisten angeordnet, die nach Einschalten des Magnetfelds ein Verrutschen des Werkstücks verhindern. Anschließend wird die Platte in üblicher Weise maschinell flachgeschliffen.

Ausnutzung der Schwerkraft-Biegekurve

„Der Kniff bei unserer Lösung besteht darin, dass wir die doppelte Wirkung von Schwerkraft und Schleifscheibendruck genau austarieren“, erläutert D. Fix. Die an zwei Stellen gestützte Platte biege sich unter der Wirkung der Schwerkraft leicht durch. Dazu addiere sich eine weitere Durchbiegung aufgrund des Drucks, den die Schleifscheibe von oben auf das Material ausübt. Der Abstand der Stützen werde anhand einer mathematischen Formel so bestimmt, dass sich diese Einflüsse gegenseitig weitgehend ausgleichen. Das Ergebnis sei eine im µm-Bereich ebene Plattenoberfläche, ohne dass sich dies nach dem Abschalten des Magnetfelds durch Eigenspannungen wieder ändere. Bedeutsam sei auch, dass man damit auch ohne erfahrenes Personal auf Anhieb sicher zu einem Erfolg komme.
Mit einem Kollegenbetrieb habe man einen Vergleichstest durchgeführt. Während der andere mit insgesamt sechs Seitenwechseln rund 2,5 Arbeitstage benötigt habe, um das gewünschte Resultat zu erzielen, habe man mit der Eben-Fix-Methode das gleiche Resultat in nur sechs Stunden erreicht. Das Verfahren sei inzwischen auf 14 verschiedenen Typen von Flachschleifmaschinen erfolgreich getestet worden.

Autor: Klaus Vollrath

Das Eben-Fix-Set


Das Eben-Fix-Set besteht aus den beiden rechteckigen Stützstangen samt einer Messlatte, mit deren Hilfe der gewünschte Abstand eingestellt wird, sowie Messhilfen für die mittige Zentrierung der Position der Platte auf den Stützen. Hinzu kommt eine Tabelle, aus der für das jeweilige Werkstück der passende Abstand der Stützen ermittelt werden kann. Einsetzbar ist das Verfahren für rechteckige Platten ab 150 mm bis 2.000 mm. Die Lieferung erfolgt komplett in einem soliden, für den Gebrauch in der Werkstatt geeigneten Holzkasten.

Unternehmensinformation

Fix CNC Koordinaten-Schleiftechnik

Geigenrain 8
DE 78664 Eschbronn
Tel.: 07403 913495
Fax: 07403 913496

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