ULTRASONIC: Hochpräzise Ultraschallbearbeitung von DMG MORI
Kurze Bearbeitungszeiten, hohe Produktivität und Genauigkeit in der Herstellung sowie beim Zerspanen von sprödharten Werkstoffen (Advanced Materials) wie Keramik, Glas, Korund, Hartmetall oder auch Faserverbundwerkstoffen (Composites): Das alles bietet das ultraschallunterstützte Schleifen, Fräsen und Bohren mit der ULTRASONIC Baureihe von DMG MORI.
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ULTRASONIC Machining: Vorteile der Ultraschalltechnik
Durch die Überlagerung des rotierenden Werkzeugs mit einer longitudinalen Ultraschallschwingung, ergibt sich bei der Bearbeitung eine Verringerung der Prozesskräfte um bis zu 50 Prozent. So lassen sich je nach Anforderung Vorschübe und Zustellungen erhöhen, die Qualität der Oberfläche verbessern, der Verschleiß des Werkzeugs minimieren und somit die Herstellung hochpräziser Werkstoffe realisieren. Mikrorisse im Material, sogenannte SSD (Sub-Surface Damages) werden auf ein Minimum reduziert und somit nachgelagerte Polierprozesse wesentlich verkürzt.
Durch diese Eigenschaften ist die Ultraschalltechnik insbesondere für die Fertigung in der Optik- und Halbleiterindustrie ein hochproduktives und prozesssicheres Verfahren. Ob 5-Achs-Schleifen von Keramik, Bohren von Glas, Einbringen von Mikrobohrungen in Werkstücke oder eine Kombination aus allem – die ULTRASONIC-Baureihe bietet für jede Anwendung das passende Maschinenkonzept.
- Ideal für die Bearbeitung komplexer Bauteilgeometrien in hart-spröden Advanced Materials wie z.B. Keramik, Glas, Korund, Hartmetall oder auch Composites
- Bis zu 50% reduzierte Prozesskräfte durch ULTRASONIC
- Bis zu 40 % weniger Tiefenbeschädigungen
- Bis zu 3-mal höhere Produktivität
- Oberflächengüten von Ra ≤ 0,1 µm möglich
- Integration über HSK-Schnittstelle, herkömmliche Maschinenfeatures zum Fräsen / Drehen vollständig nutzbar
- Flexibel konfigurierbar
- ULTRASONIC Bohrbearbeitung
- ULTRASONIC-Schleifbearbeitung von Keramik, Glas mit Emulsion oder Öl
- ULTRASONIC 3rd Generation – Optimale Prozesskontrolle durch intelligente Steuerung
- Automatische Frequenzerkennung und -nachführung ULTRASONIC complete (Standard)
- Individuelle Optimierung von Bearbeitungsstrategien durch Amplitudenregelung (ULTRASASONIC Programming cycle) sowie automatische Vorschubanpassung ( ULTRASASONIC feed control) (Option)
- Adaptive Vorsatzspindel bis max. 32.000 min-1
- Einsatz von Hohl- / Spiralbohrern ab ø 0,1 mm
- Automatische Bohrkraftregelung (< 1 N)
- IKZ mit bis zu 40 bar und präziser Volumenstromüberwachung (< 1ml)
- Automatischer Auswerfer für Bohrkerne (bei Hohlbohrern) zur Vermeidung von Werkzeugbruch
Maschinenübersicht
Baureihen mit höchster Qualität in der Ultraschallbearbeitung
Mit den ULTRASONIC-Baureihen hat DMG MORI innovative Lösungen für das Schleifen, Bohren, Fräsen oder Drehfräsen geschaffen, die in Kombination mit der Ultraschallbearbeitung auch anspruchsvollsten Werkstoffen gerecht werden. Die Anwender profitieren beim Einsatz von DMG MORI Maschinen neben einer exzellenten Bauteilqualität vor allem von einem Plus an Prozesssicherheit und höheren Werkzeugstandzeiten.
ULTRASONIC 20 linear
Für die meisten Bauteile bis Handgröße ist die ULTRASONIC 20 linear im Bereich des ultraschallunterstützten Schleifens, Fräsens und Bohrens die beste Wahl für Sie! Die ULTRASONIC 20 linear ist kompakt und erlaubt eine leistungsstarke sowie prozesssichere Ultraschallbearbeitung. Die reine HSC Version der Maschine (HSC 20 linear) erlaubt die HSC Bearbeitung mit bis zu 60.000 min-1.
ULTRASONIC Universal / monoBLOCK
Die ULTRASONIC Universal und monoBLOCK Maschinen von DMG MORI sind ein längst etabliertes Maschinenkonzept mit integrierter Ultraschalltechnologie. Unterschiedlichste Branchen nutzen die ULTRASONIC Modelle vom 5-Achs-Simultanfräsen über das Fräs-Drehen mit bis zu 1.200 min-1 Tischdrehzahl bis zur Leistungszerspanung mit bis zu 430 Nm Drehmoment. In allen Verfahren gilt: Die ULTRASONIC Bearbeitung macht jedes bearbeitete Bauteil zum Meisterstück.
Ultraschallunterstütztes Schleifen, Fräsen und Bohren mit der Baureihe ULTRASONIC eVo
Die Bearbeitungszentren der ULTRASONIC eVo Baureihe stehen für eine hohe Bearbeitungsvielfalt von der hochdynamischen 5-Achs-Simultanbearbeitung bis hin zur Fräs-Dreh-Bearbeitung. Die optimierte Gantry-Bauweise vereint höchste Stabilität mit geringem Platzbedarf und bester Zugänglichkeit zum Arbeitsraum. In der Dynamikvariante sind die ULTRASONIC eVo Modelle mit Linearantrieben in der X- und Y-Achse ausgestattet. Eilgänge bis 80 m/min ermöglichen somit eine besonders wirtschaftliche Fertigung.
ULTRASONIC Gantry / Portal
Die Maschinen der ULTRASONIC Gantry / Portal Baureihe überzeugen mit ihrer hochstabilen Portalbauweise. Die Konstruktion ist Basis für maximale Präzision mit einer Positionsunsicherheit von bis zu 8 µm. Gleichzeitig bieten die Maschinen höchste Dynamik bei einer Vorschubgeschwindigkeit bis zu 60.000 mm/min. Neben dem Bohren und Fräsen können mit den 5-Achs-ULTRASONIC-Maschinen auch Drehbearbeitungen in derselben Aufspannung ausgeführt werden. Große Verfahrwege von bis zu 6.000 mm und eine hohe Tischbeladung bis zu 25 Tonnen sind charakteristisch für die ULTRASONIC Gantry/Portal Baureihe. Varianten mit Palettenwechslern, wie man diese von den DMC Bearbeitungszentren kennt, ermöglichen hauptzeitparalleles Rüsten für maximale Produktivität in der Fertigung.
ULTRASONIC MicroDrill
Für ein höchstes Maß an Prozesssicherheit beim Einbringen von Mikrobohrungen in hartspröde Materialien steht ULTRASONIC MicroDrill. Die Motorspindel bietet mit Ultraschallunterstützung und bis zu 35.000 min-1 die idealen Voraussetzungen für eine hochproduktive Bohrbearbeitung. Um Werkzeugverschleiß zuverlässig zu erkennen, überwacht die ULTRASONIC MicroDrill die Vorschubkraft auf bis zu 1N und bei Werkzeug mit Innenkühlung sogar den Kühlmitteldurchfluss hochgenau. Somit können Werkzeugbruch vermieden und eine konstant hohe Bauteilqualität gewährleistet werden.
Wichtige Fragen zur Ultraschalltechnik
Wie funktioniert die Ultraschallbearbeitung?
Ein Ultraschallgenerator erzeugt eine hochfrequente Wechselspannung, die durch die patentierte induktive Energieübertragung berührungslos auf den rotierenden Werkzeughalter – auch Aktor genannt – übertragen wird. Im Aktor wandeln Piezoelemente die Wechselspannung in eine mechanische Ultraschalloszillation um. Die so erzeugte Schwingung wird auf das Werkzeug übertragen.
Um während der Bearbeitung zu jeder Zeit die optimalen Prozessparameter zu gewährleisten, ist der Ultraschallgenerator mit intelligenten Regelungsalgorithmen ausgestattet. Je nach Art der Bearbeitung oszilliert das Werkzeug bis zu 65.000 Mal pro Sekunde mit einer Amplitude von bis zu 15 µm. Dadurch löst das Werkzeug kleinste Partikel von der Oberfläche des Werkstoffs. Parallel entfernt das Diamantwerkzeug das abgetragene Material mittels zusätzlicher Rotation.
Welche Strategien und Verfahren werden eingesetzt?
Die perfekte Bearbeitungsstrategie wird für jedes Material und jede Bearbeitungsaufgabe entwickelt und durch ausgewählte ULTRASONIC-Zyklen leicht bedienbar gemacht. Basierend auf einem Werkzeughalter HSKE32 / HSK-E 40 / HSK-A63 / HSK-A100 kann das patentierte ULTRASONIC-Aktorsystem flexibel in nahezu alle 5-Achs-Fräsmaschinen von DMG MORI integriert werden.
Die Maschinenkonzepte reichen dabei von der Standard 3-Achs-Bearbeitung, über die 4-Achs- bis zur 5-Achs-Simultanbearbeitung. Optionale hochdrehende Direct-Drive C-Achsen oder Fräs-Dreh-Pakete ermöglichen zusätzliche Bearbeitungsvorteile z.B. für das Außenrundschleifen / Innenrundschleifen hart-spröder Advanced Materials.
Was ist der Unterschied zum Ultraschallschwingläppen?
Abgeleitet aus dem Englischen „to lap“ beschreibt auch das Ultraschallschwingläppen ein spanendes Fertigungsverfahren von hoher Genauigkeit. Das Ultraschallschwingläppen wird gemäß DIN 8589 aber dem Läppen zugeordnet. Im Unterschied zu anderen Verfahren kommt es ausschließlich beim Bohren und Trennen zum Einsatz. Das Werkzeug schwingt mit Ultraschallfrequenz in Längsrichtung. Anders als bei der Ultraschallbearbeitung mit ULTRASONIC Maschinen befindet sich das Diamantkorn nicht auf dem Werkzeug, sondern im Läppmittel.