Oppervlaktebewerking met KR QUANTEC en KUKA.CNC

Met behulp van de software KUKA.CNC slaat SEMATEK GmbH een nieuwe weg in de oppervlaktebewerking in.

Sinds 2007 ontwikkelt SEMATEK GmbH in Seeg im Allg?u innovatieve totaaloplossingen in de machinebouw voor moderne productiebedrijven die fabricageprocessen voor nieuwe producten nodig hebben en bestaande processen willen doorontwikkelen en optimaliseren. Daarbij staan voor het bedrijf uit de Allg?u van begin af aan een verlaging van de kosten en een verhoging van het productievermogen centraal.

Automatisering van de oppervlakteverwerking

Het gladmaken en afwerken van gefreesde vormgereedschappen, zoals bijvoorbeeld dieptrekmatrijzen voor carrosseriedelen, inlegvormen voor onderdelen van composietmaterialen of spuitgietvormen voor kunststofonderdelen, wordt vandaag de dag nog vaak handmatig uitgevoerd. Ook bij andere verregaand geautomatiseerde bedrijven worden voor het polijsten van grotere vrije-vorm-vlakken soms tot wel 20 mandagen ingepland. Bij de ontwikkeling van een nieuwe technologie voor oppervlaktebewerking was het belangrijkste vraagstuk hoe het proces zo flexibel, nauwkeurig, betrouwbaar en rendabel mogelijk kon worden vormgegeven.

Daarbij was het doel metalen oppervlakten met een automatiseerbaar proces om te vormen tot kwaliteitsvolle functionele vlakken. Dit wordt gerealiseerd met de applicatie "Machine Hammer Peening", een klopproces waarbij het oppervlak van het werkstuk wordt gladgemaakt. Om complexe werkstukoppervlakten met dit proces geautomatiseerd te bewerken, maakt SEMATEK gebruik van een KUKA robot en de software KUKA.CNC.

KUKA KR QUANTEC geleid door KUKA.CNC

Aan de flens van de robot uit de serie KR QUANTEC van KUKA bevindt zich daarvoor een pneumatisch aangedreven gereedschap met een lineair oscillerende hamerkop (FORGEfix van 3S-Engineering GmbH) voor de mechanische bewerking van het oppervlak. Nadat de robot het werkstuk heeft opgemeten, wordt de hamerkop door de robot met behulp van de KUKA.CNC-software van KUKA langs de zogeheten klopbaan over het oppervlak geleid. Daarbij worden de freespunten naar beneden geduwd in de freesgleuven. De kogeldiameter, de verplaatsingssnelheid, de baanafstand, de aanvoerhoek en de aanzethoek tussen het gereedschap en het oppervlak worden daarbij procesafhankelijk geselecteerd en ingesteld.

Voor het meten van de bewerkingskop gebruikt de firma SEMATEK een 5D-meetsysteem van LEONI GmbH. Met deze methode wordt niet alleen het Tool Center Point (TCP) opgemeten, maar wordt vooral ook gewaarborgd dat de ori?ntatie van het gereedschap zo exact mogelijk wordt ingemeten. De gereedschapsori?ntatie is met name voor de verwerking van 5-as-CNC-programma's van groot belang, om een zo groot mogelijke procesnauwkeurigheid te bereiken.

Programmering van de robot compleet in G-code

De KUKA KR 240 R2900 overtuigt met zijn reikwijdte en flexibiliteit. Bij onderdelen waarvoor een 5-assige bewerkingsstrategie nodig is, betekent het gebruik van de robot een duidelijke kostenbesparing. Om het instellen en programmeren van de robot te vereenvoudigen, heeft KUKA in de besturing een complete CNC-kern ge?mplementeerd en de software KUKA.CNC ontwikkeld.

Met deze software kan de beweging van de robot compleet in DIN 66025 of G-code worden geprogrammeerd. Programma's kunnen zo via de CAD/CAM-keten worden gemaakt en zonder verdere conversie toegepast in een speciaal robotprogramma (vertaling naar robottaal) op de besturing van KUKA.

De robot van KUKA bewerkt de oppervlakken met een lineair oscillerende hamerkop als gereedschap.

Een bijkomend voordeel is dat de functies uit de CNC-wereld, zoals correcties van gereedschapsradius en zustergereedschappen, probleemloos kunnen worden gebruikt. SEMATEK maakt de procesketen compleet met een simulatiemodule, die de toegankelijkheid en botsingsvrijheid van het hele systeem waarborgt. Zo kan de robot als volwaardige CNC-machine worden gebruikt en wordt er geprofiteerd van de nog verder verbeterde baanprestatie die voor een gelijkmatige bewerking van het gehele onderdeel zorgt.

Maximale kwaliteit in minimale tijd

Het kloppen maakt de gefreesde oppervlakten niet alleen glad, het versterkt ze ook en optimaliseert de verdeling van de inwendige spanningen. Het oppervlak wordt homogeen en reproduceerbaar. Het klopproces maakt een ruwheid van Ra < 0,1 μm mogelijk, die met frezen alleen helemaal niet haalbaar zou zijn. Door de koudversteviging kan, afhankelijk van het te bewerken materiaal, een stijging van tot wel 30% worden behaald in de oppervlaktehardheid. Extra nabehandelingen van het oppervlak kunnen in bepaalde gevallen zelfs compleet achterwege gelaten worden. Maar het geautomatiseerde klopproces reduceert vooral het handmatige slijpen en polijsten.

De tijd voor de eindafwerking– en daarmee voor het hele proces van de fabricage – wordt aanzienlijk ingekort, niet in de laatste plaats vanwege de lagere eisen aan de nabewerkingsprocessen. Met behulp van de KUKA robot kunnen ook complexe vrije-vorm-vlakken worden bewerkt. Daarbij kan vaak het complete onderdeel in één keer worden bewerkt, waardoor kosten en tijd voor het omspannen worden bespaard. Door de uiterst precieze baanplanning kan de robot bovendien met hoge snelheden en weinig overlap bewegen. Dat zorgt voor maximaal resultaat in minimale tijd.

Vind een KUKA systeempartner in uw buurt

Vind hier de passende partner voor uw sector of uw probleem.