Betrachtet man Bauteilbearbeitungen, vom Rohling bis zum fertigen Werkstück, ist die Komplettbearbeitung oft eine vordergründig verlockende Perspektive. In einigen Bereichen und in gewissem Umfang gelingt dies heute auch. Es gibt jedoch eine Vielzahl von Werkstücken, für deren Bearbeitung Zwischenschritte notwendig sind, die eine Verlagerung auf andere Maschinen und Anlagen notwendig machen. Jürgen Fronius, Leiter des Geschäftsbereichs Mechatronik bei Komet meint: „Es lohnt sich, der Frage nachzugehen, wie sich Komplettbearbeitungen in einer Aufspannung vervollständigen lassen.“ Die Komet Group aus Besigheim bei Stuttgart stellt seit über 90 Jahren Präzisionswerkzeuge her – derzeit mit zwanzig Tochtergesellschaften und über 1.450 Mitarbeitern in etwa 50 Ländern.

Mechatronische Werkzeugsysteme.

Die Gründe, sich mit den Perspektiven der Komplettbearbeitung zu beschäftigen, sind offensichtlich: Bearbeitungen in einer Aufspannung bringen qualitative Vorteile. Umspannvorgänge vermeiden bedeutet, das immer gleiche Bezugssystem für die Fertigungseinheiten zu erhalten und so optimale Lageverhältnisse der Geometriemerkmale zueinander zu ermöglichen. Abgesehen davon gibt es noch das Bestreben, Rüstzeiten zu sparen. In einigen Bereichen sind bereits Lösungen verfügbar, welche die Komplettbearbeitungen ermöglichen. Dies betrifft beispielsweise die Kombination von Bearbeitungsaufgaben wie Bohren, Fräsen oder ähnlichem mit Drehen. Das sind an sich prozessbedingt unterschiedliche Abläufe und werden üblicherweise auf verschiedenen Maschinen ausgeführt. Ein großer Teil der heute zu fertigenden Werkstücke weisen in ihrer Komplexität oft auch Drehkonturen als wesentliche Geometrieeigenschaften auf. In der Serienherstellung, über Transferstraßen oder Rundtaktsysteme, lösen Stationen mit Planschieber-Werkzeugen diese Problematik. Bei kleineren Stückzahlen und in flexibel organisierten Fertigungsabläufen mit Bearbeitungszentren, bieten sich mechatronische Werkzeugsysteme an, wie die Komet Komtronic U-Achssysteme. Diese sind automatisch einwechselbar und haben zur Verstellmechanik auch die Komponenten Antrieb, Messsystem sowie Daten- und Energieübertragung aus der rotierenden Bewegung in die feststehenden Maschinenkomponenten hinein integriert. Damit sind in Bearbeitungszentren frei programmierbare Drehbearbeitungen möglich. Das spart ein Umspannen des Werkstücks in andere Fertigungseinheiten und stellt eine gewisse Art der Komplettbearbeitung dar.

Genauigkeitssteigerung.

Auch die Integration von Mess- und Prüfaufgaben gehört mittels Messdornen oder -taster zum Stand der Technik. Entwickelt man jedoch den Gedanken der Komplettbearbeitung vom Rohling bis zum fertigen Werkstück weiter, stößt man auf eine Reihe weiterer Bearbeitungsschritte, etwa thermische Behandlungen oder Fügeprozesse, die aktuell nicht so einfach in Bearbeitungszentren einzubinden sind. Die Prozesskette wird unterbrochen und es ist extrem schwierig in einer erneuten Aufspannung den gleichen Genauigkeitszustand zu erreichen. Wo dies häufig zutrifft, ist bei relativ genauen und beanspruchten Bauteilen, die klassisch in der Weichzerspanung vorgearbeitet und nach einer thermischen Behandlung in der Hartzerspanung fertig gestellt werden. Hier nehmen in jüngerer Zeit die Bemühungen zu, geeignete Laseroptiken einzusetzen, die aus einer Pickup-Station auf die Spindel eingewechselt werden können. So würde die Spindel oder die Maschinenkinematik zu einer Handhabungseinheit, die vom stationären Laser die Lichtleistung über Lichtleiter an die Wirkstelle bringt. Könnte hier die Prozesskette geschlossen werden, das heißt die Bearbeitung in einer Aufspannung erfolgen, ließen sich bemerkenswerte Genauigkeitssteigerungen erreichen, die derzeit realistisch nicht denkbar sind. „Werden heute beispielsweise Schneidenbezüge wirtschaftlich mit einer Genauigkeit von etwa zwanzig Mikrometer hergestellt, lägen abhängig von der Maschinengenauigkeit vier bis fünf Mikrometer ohne zusätzliche Aufwände im Bereich des Möglichen“, erklärt Jürgen Fronius weiter.

Kostengünstig als Ziel.

Ähnlich revolutionäre Verbesserungen sieht der Komet-Geschäftsführer bei der Integration von Fügeaufgaben. Es gibt eine Menge modularisierter Produkte, an die fertige Elemente adaptiert werden, wie etwa wechselnde mechanische Schnittstellen. In Bezug darauf ist die Fertigbearbeitung durchzuführen. An dieser Stelle wären jedoch die Adaptionen von Löt- oder Schweißprozessen wünschenswert. Entwicklungen auf diesem Sektor hätten weitreichende Folgen. Sie würden nicht nur die Genauigkeiten der heute schon als modularisiert hergestellten Produkte verbessern, sondern auch jene Innovationen einleiten, die es ermöglichen, viel mehr Produkte modularisiert und damit kostengünstiger zu produzieren.