Auffrischen des Entgratens und Endbearbeitens bei engen Platzverhältnissen

Jan 22, 2024

Für Maschinenwerkstätten ist der Platz in der Regel knapp. Zusätzlich zu den allgemeinen Platzbeschränkungen werden CNC-Maschinen und andere Geräte immer anspruchsvoller und kleiner, was neue Herausforderungen mit sich bringen kann.

Masters Machine Co. verwendet beispielsweise mehrere kleine CNC-Drehmaschinen im Schweizer Stil, deren Umgehung schwierig sein kann. „Die Schweizer Drehmaschinen haben einen viel kleineren Bearbeitungsbereich und weniger Platz für Werkzeuge“, erklärte Zachary O'Connor, CNC-Maschinenprogrammierer und Prozessverbesserungsmaschinist.

Eine Lösung stand unmittelbar bevor. Das in Round Pond, Maine, ansässige Unternehmen, das Präzisionskomponenten für die Luft- und Raumfahrt-, Automobil-, Handels- und Elektronikindustrie herstellt, ist stolz auf die Modernisierung und Anwendung neuer Methoden zur kontinuierlichen Verbesserung seiner Prozesse. Das 1957 gegründete Unternehmen beschäftigt rund 85 Mitarbeiter in seinem 7.990 Quadratmeter großen Werk in einem kleinen Fischerdorf in der Mitte der Küste von Maine.

O'Connor, der im Mai 2021 zu Masters Machine kam, wollte unbedingt einen Beitrag zu seinem neuen Team leisten. Er brachte Erfahrungen aus einem früheren Job in einer anderen Maschinenwerkstatt in Maine mit, wo er seine Arbeit bei Brush Research Manufacturing Co. (BRM) begann, das sich auf Schleiftellerbürsten zum Endbearbeiten, Entgraten, Oberflächenvorbereiten, Homogenisieren von Teiloberflächen, Abrunden und Kantenbrechen spezialisiert hat.

Die neue Reihe kleinerer Keramik-Stirnbürsten von BRM baut auf den Qualitäten von Schleiftellerbürsten auf, die es CNC-Bedienern ermöglichen, den Entgratungsprozess zu automatisieren und gleichzeitig im selben Arbeitsgang eine ideale Oberflächengüte zu erzielen, so das Unternehmen. Die Werkzeuge bieten Maschinenwerkstätten präzisere Endbearbeitungs- und Entgratungsoptionen sowie Designverbesserungen, um das Eindringen tiefer in Werkstücklöcher, Bohrungen und beengte Räume zu erleichtern.

Wie bei vielen Maschinenwerkstätten bestand eines der Ziele von O'Connors ehemaligem Arbeitgeber darin, die erforderliche Oberflächengüte und/oder Entgratung zu erreichen und gleichzeitig die Zykluszeit zu erhöhen. Vor diesem Hintergrund versuchte O'Connor, die Geschwindigkeit und Qualität der Oberflächenbeschaffenheit eines kaltgewalzten, 4 Fuß (1,21 m) langen Stahlteils vor der Vernickelung für eine Halbleiterbaugruppe zu verbessern.

„A36-Baustahl lässt sich nicht gut bearbeiten, so dass am Ende ein mattes, zerrissenes Finish entstehen kann, selbst wenn alle Schnittparameter erfüllt sind“, sagte O'Connor. „Der Prozess erforderte eine Menge Entgratungs- und Nachbearbeitungsarbeiten, die von den Bedienern der Produktionszelle nach Abschluss der Bearbeitung durchgeführt werden mussten.“

Bei einem anderen Stahlteil versuchte die Maschinenwerkstatt, einen Schlitz mithilfe eines zweischneidigen Bohrers mit sehr langsamer Vorschubgeschwindigkeit zu entgraten. Leider wurde bei dieser Vorgehensweise der Grat oft umgedreht, anstatt ihn vollständig zu entfernen. O'Connor stellte fest, dass die CNC-Bediener daher zu viel Zeit investierten und nicht das gewünschte Ergebnis erzielten.

Um das Problem zu lösen, wandte sich O'Connor an die NamPower-Schleifbürstenlinie von BRM. Diese Scheibenbürsten bestehen aus flexiblen abrasiven Nylonfilamenten, die mit einer faserverstärkten Thermoplastbasis verbunden sind, und enthalten eine Kombination aus Keramik- und Siliziumkarbid-Schleifmitteln. Die Filamente funktionieren wie flexible Feilen, passen sich den Konturen der Teile an und wischen und feilen über Teilekanten und -oberflächen, um maximale Gratentfernungsraten zusammen mit einer idealen Oberflächengüte zu erzielen, so der Hersteller.

Während einige andere abrasive Nylonfilamentprodukte Siliziumkarbid oder Keramik verwenden, macht die Kombination beider in einem Werkzeug NamPower einzigartig, betonte BRM. Die beiden Schleifmittel ergänzen sich: Keramik ist für den Materialabtrag zuständig, schneidet aber tendenziell etwas grob; und Siliziumkarbid wirkt als Puffer für die Schneidwirkung. Das kombinierte Ergebnis ermöglicht das Entgraten und Finishen in einem Arbeitsgang.

Jeder Pinsel „schärft“ sich im Laufe seiner Lebensdauer im Wesentlichen selbst. Aufgrund seiner linearen Konstruktion kommen ständig scharfe neue Körner mit der Arbeitsfläche in Kontakt und nutzen sich ab, wodurch frische Schneidpartikel freigelegt werden. Dies sorgt für eine gleichmäßige Entgratungswirkung über die gesamte Länge der Borsten.

„Wir haben festgestellt, dass die NamPower-Bürsten ein hochwertiges Finish sowie eine bessere Kantenvorbereitung im Vergleich zum Anfasen bieten“, sagte O'Connor. „Anfasen ist großartig, wenn es funktioniert, aber wenn das Werkzeug abgenutzt ist, kann es dazu führen, dass der Grat überrollt, anstatt ihn zu entfernen. Das wollten wir vermeiden.“

Das Endbearbeitungswerkzeug kann für eine Vielzahl von Materialien wie Aluminium, Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Messing, Bronze, Titan, Gusseisen und Legierungen mit hohem Nickelgehalt verwendet werden.

Bei Masters Machine erfuhr O'Connor von der Erweiterung der Produktlinie von BRM um kleinere, neu gestaltete Keramik-Schleifbürsten, die für den Einsatz mit kleineren Teilen und auf engstem Raum konzipiert sind. Natürlich wollte er sie auf den Schweizer CNC-Drehmaschinen ausprobieren.

„Ich hatte es mit einer kniffligen Entgratungsanwendung in einem Szenario mit hoher Produktion zu tun“, bemerkte er.

Wie die NamPower-Bürsten sind auch die neuen Schleifendbürsten darauf ausgelegt, ein effizientes, präzises Entgraten und Endbearbeiten bei einer Reihe von Anwendungen und Materialien zu ermöglichen. Die Pinselbürste weist jedoch mehrere Designänderungen auf, die den Einsatz bei kleineren, komplexeren Teilen oder in kleineren CNC-Maschinen ermöglichen.

„Die hartbeschichteten eloxierten Aluminiumbecher, die die Keramikfilamente halten, sind jetzt dünnwandig und ermöglichen eine Ausrichtung der Filamente nahe an der Außenkante, um die Innenkanten eines Teils oder Lochs zu erreichen“, sagte BRM-Produktmanagerin Elysha Cole. „Außerdem haben die Pinselbürsten einen längeren Schaft, sodass das Werkzeug tiefer in enge Räume oder Taschen im Werkstück eindringen kann.“

Die „Füllung“ der Bürsten ist außerdem sehr dicht, um mehr Schneidpunkte zu bieten, ein Faktor, der es dem Werkzeug ermöglicht, effizienter zu schneiden und gleichzeitig länger zu halten. Laut Cole halten die Keramikfilamente laut ersten Tests drei- bis fünfmal länger als die anderen Alternativen. Das Werkzeug ist so konzipiert, dass es ohne spezielle Adapter direkt in automatisierte Bearbeitungszentren geladen werden kann.

Im Juni 2021 kaufte O'Connor eine 80er Körnung, 1" (25,4 mm) Schleifendbürste, die er in eine Reihe von Werkzeugen einbauen konnte, um sie für Entgratungs- und Präzisionsbearbeitungsvorgänge an einer Vielzahl von Teilen zu verwenden. „Wenn Sie arbeiten „Bei einem kleinen Teil mit einem Durchmesser von einem halben Zoll (12,7 mm) möchten Sie vielleicht keinen Pinsel mit einem Durchmesser von 2 oder mehr Zoll (50 mm) verwenden“, sagte Cole. „Manchmal ist auch ein präziseres Finish erforderlich, oder das Werkzeug muss in enge Räume greifen, was bei den kleineren Größen der Fall ist.

Seit ihrer Installation im September 2021 haben die Pinselbürsten Masters Machine erhebliche Produktionszeit gespart. O'Connor schätzte, dass die Werkstatt zuvor 300 Teile in 24 Stunden bearbeiten konnte, wenn Teile entgratet/bearbeitet werden mussten. Durch das neue BRM-Schleifwerkzeug und Anpassungen an der Programmierung konnten die Zykluszeiten nahezu halbiert werden.

„Ich konnte die Spindeldrehzahl und die Vorschubgeschwindigkeit erhöhen, um schnellere Oberflächenaufnahmen zu machen und gleichzeitig die erforderliche Qualitätsendbearbeitung zu erzielen“, sagte O'Connor. „Die Fähigkeit, die Zykluszeiten mithilfe der Pinselbürsten zu verkürzen, ist ebenfalls von entscheidender Bedeutung, insbesondere in einer Großserienfertigungsanlage wie Masters Machine“, fügte er hinzu. „Da wir Tausende von Aufträgen abwickeln, führt eine Reduzierung der Zykluszeit um 20 oder 30 Sekunden pro Teil zu unglaublichen Kosteneinsparungen.“

Das hochdichte Keramikdesign verlängert zudem die Werkzeuglebensdauer.

„Die Endbürsten erbringen eine sehr gute Leistung und wir erzielen eine wirklich lange Lebensdauer“, sagte O'Connor. „Früher mussten wir unsere Anbohrer nach 300 bis 400 Teilen austauschen. Heute bearbeiten wir komplette Aufträge mit 2.500 Teilen mit einer Pinselbürste.“

Darüber hinaus ist die Automatisierung der Verschleißkompensation bei speziellen Geräten möglich. Dies wird mithilfe elektronischer Steuerungen erreicht, die die Belastung des Antriebsmotors überwachen und die Position des Bürstenwerkzeugs anpassen, um einen relativ konstanten Druck aufrechtzuerhalten.

O'Connor hat eine Makro-„Verschleißgleichung“ erstellt, um den Verschleiß automatisch zu kompensieren und dann einen Alarm auszulösen, wenn die Pinselbürste das Ende ihrer Nutzungsdauer erreicht. Dadurch könne die Werkstatt „sehr lange Produktionsläufe ohne Bedienereingriffe erreichen“, sagte er.

Masters Machine hat auch damit begonnen, die neuen Keramik-Stirnbürsten für andere Anwendungen einzusetzen. Neben Drehteilen bietet die Großserienfertigung auch Fräsbearbeitungen an und kann eine große Vielfalt an Formen und Größen verarbeiten.

„Was die Endbearbeitung und das Entgraten angeht, sind keine Grenzen gesetzt“, sagte O'Connor. „Die Pinselbürsten lassen sich sehr gut an die jeweilige Anwendung anpassen. Eine Maschinenwerkstatt ist im Wesentlichen nur durch ihre eigene Kreativität begrenzt.“

Weitere Informationen zu Masters Machine Co. finden Sie unter https://www.mastersmachine.com oder telefonisch unter 207-529-5191.

Für Informationen über Brush Research Manufacturing besuchen Siebrushresearch.com oder rufen Sie 323-261-2193 an.

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