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Oberflächenbearbeitung mit KR QUANTEC und KUKA.CNC
Mithilfe der Software KUKA.CNC geht die SEMATEK GmbH neue Wege in der Oberflächenbearbeitung.
Seit 2007 entwickelt die SEMATEK GmbH in Seeg im Allg?u innovative Komplettl?sungen im Maschinenbau für moderne Produktionsbetriebe, die Fertigungsprozesse für neue Produkte ben?tigen sowie bestehende Prozesse weiterentwickeln und optimieren wollen. Dabei stehen für die Allg?uer seit jeher eine Senkung der Kosten und die Erh?hung der Produktionsleistung im Fokus.
Automation der Oberfl?chengl?ttung
Die Gl?ttung bzw. das Finishing gefr?ster Formwerkzeuge, wie beispielsweise Tiefziehwerkzeuge für Karosserieteile, Einlegeformen für Bauteile aus Verbundwerkstoffen oder Spritzgussformen für Kunststoffbauteile, wird heute noch vielfach manuell durchgeführt. Auch bei anderen hoch automatisierten Unternehmen werden für das Polieren gr??erer Freiformoberfl?chen teilweise bis zu 20 Manntage angesetzt. Nun stand es bei der Entwicklung einer neuen Technologie zur Oberfl?chenbearbeitung im Vordergrund, den Prozess so flexibel, pr?zise, zuverl?ssig und wirtschaftlich wie m?glich zu gestalten.
Das Ziel dabei war, metallische Oberfl?chen durch ein automatisierbares Verfahren in hochwertige Funktionsfl?chen zu verwandeln. M?glich wird dies durch die Applikation "Machine Hammer Peening", einen Klopfprozess, bei dem die Oberfl?che des Werkstücks gegl?ttet wird. Um mit diesem Prozess komplexe Werkstückoberfl?chen automatisiert zu bearbeiten, setzt SEMATEK auf einen KUKA Roboter und die Software KUKA.CNC.
KUKA KR QUANTEC geführt durch KUKA.CNC
Am Flansch des KUKA Roboters aus der KR QUANTEC Serie befindet sich dazu ein pneumatisch betriebenes Werkzeug mit linear oszillierendem Hammerkopf (FORGEfix von 3S-Engineering GmbH) zur mechanischen Bearbeitung der Oberfl?che. Nach der Vermessung des Werkstücks durch den Roboter wird der Hammerkopf von dem Roboter mithilfe der KUKA Software KUKA.CNC auf der sogenannten Klopfbahn über die Oberfl?che geführt. Dabei werden die Fr?sspitzen nach unten in die T?ler der Fr?sriefen gedrückt. Der Kugeldurchmesser, die Vorschubgeschwindigkeit, der Bahnabstand, der Zustellwinkel sowie der Anstellwinkel zwischen Hub und Oberfl?che sind dabei prozessabh?ngig auszuw?hlen bzw. einzustellen.
Zur Vermessung des Bearbeitungskopfes setzt die Firma SEMATEK ein 5D-Messsystem von der LEONI GmbH ein. Neben der Vermessung des Tool Center Points (TCP) wird mit diesem Verfahren vor allem sichergestellt, dass die Werkzeugorientierung m?glichst exakt eingemessen wird. Die Werkzeugorientierung ist vor allem für die Verarbeitung von 5-Achs-CNC-Programmen ein wichtiger Faktor, um eine gr??tm?gliche Prozessgenauigkeit zu erreichen.
Programmierung des Roboters komplett in G-Code
Der KUKA KR 240 R2900 überzeugt durch seine Reichweite und Flexibilit?t. Bei Bauteilen, die eine 5-achsige Bearbeitungsstrategie erfordern, stellt der Einsatz des Roboters einen eindeutigen Kostenvorteil dar. Um das Einrichten und Programmieren des Roboters zu erleichtern, hat KUKA auf seiner Steuerung einen kompletten CNC-Kern implementiert und die Software KUKA.CNC entwickelt.
Mit dieser Software ist es m?glich, die Bewegung des Roboters komplett in DIN 66025 beziehungsweise G-Code zu programmieren. Programme k?nnen somit über die CAD/CAM-Kette erstellt werden und sind ohne weitere Umwandlung in ein spezielles Roboterprogramm (übersetzung in Robotersprache) auf der KUKA Steuerung einsetzbar.
Der KUKA Roboter bearbeitet die Oberflächen mit einem linear oszillierenden Hammerkopf als Werkzeug.
Das hat noch den zus?tzlichen Vorteil, dass Funktionen aus der CNC-Welt, wie z. B. Werkzeugradiuskorrekturen und Schwesterwerkzeuge, problemlos genutzt werden k?nnen. SEMATEK erg?nzt die Prozesskette durch ein Simulationsmodul, welches zus?tzlich die Erreichbarkeit und Kollisionsfreiheit des Gesamtsystems sicherstellt. Somit l?sst sich der Roboter als vollwertige CNC-Maschine einsetzen und profitiert von der nochmals erh?hten Bahnperformance und somit der gleichm??igen Bearbeitung über das gesamte Bauteil hinweg.
Maximale Qualit?t in minimaler Zeit
Das Klopfen gl?ttet die gefr?sten Oberfl?chen nicht nur, es verfestigt die Oberfl?che auch und optimiert die Eigenspannungsverteilungen. Die Oberfl?che wird homogen und reproduzierbar. Der Klopfprozess erm?glicht eine Rauhtiefe von Ra kleiner 0,1 μm, die nur durch Fr?sen allein gar nicht m?glich w?re. Durch die Kaltverfestigung kann abh?ngig vom zu bearbeitenden Material eine bis zu 30-prozentige Steigerung der Oberfl?chenh?rte erreicht werden. Auf zus?tzliche Nachbehandlungen der Oberfl?che kann mitunter ganz verzichtet werden. Vor allem aber spart der automatisierte Klopfprozess die manuellen Schleif- und Poliert?tigkeiten.
Die Zeit für das Finishing – und somit der Gesamtprozess der Herstellung – verkürzt sich ma?geblich, nicht zuletzt auch wegen der geringeren Anforderungen an die Schlichtprozesse. Mithilfe des KUKA Roboters k?nnen auch komplexe Freiformoberfl?chen bearbeitet werden. Dabei ist eine Bearbeitung oftmals am kompletten Bauteil m?glich, somit entf?llt ein kosten- und zeitaufwendiges Umspannen. Durch die ?u?erst pr?zise Bahnplanung kann der Roboter zudem mit hohen Geschwindigkeiten und wenig überlappung fahren. Das sorgt für maximale Ergebnisse in minimaler Zeit.
