Mikrométeres pontosság minden lépésnél

Határokon átívelő mikro-metrológiai hálózat

Gyémántbevonatú, 0,1 mm átmérőjű mikromarók megbízható gyártásához tapasztalt munkatársakra, precíziós köszörűgépekre és speciális mérési technológiára van szükség. A Karnasch Professional Tools vállalatnál az olyan CNC-gépek, mint a Werth Messtechnik Nano Matic nélkülözhetetlen eszközök ahhoz, hogy a mikrométeres alaktűréseket sorozatgyártásban tartani lehessen.

15 évvel ezelőtt mutatkoztak be a Karnasch Professional Tools GmbH termékskálájában az első, 1 mm-nél kisebb átmérőjű mikroszerszámok. Sascha Karnasch értékesítési vezető így emlékszik vissza: „Akkoriban úttörők voltunk, akik éltek a mikroszerszámok piacán kínálkozó lehetőséggel. Mára piacvezetővé váltunk ebben a szegmensben, ami sokat elmond termékeink sokféleségéről és minőségéről.” A vállalat porfóliójában a mikroszerszámok időközben fontos helyet vívtak ki maguknak, és mára az egyik legkeresettebb termékeket jelenik a CNC szerszámok termékdivízió kínálatában.

Karnasch, aki az alapító család harmadik generációs tagja, a nyitottságot és a innovációt tartja sikerük két legfontosabb kulcsának. „Új termékek vagy technológiák bevezetésénél rendszeresen a technológia adta lehetőségek határán mozgunk.” Ehhez a családi tulajdonú vállalatnak persze egyszerű viszonteladóból komoly fejlesztővé és gyártóvá kellett alakulnia. Karnasch így magyarázza: „Fogtuk a szerszámok terén hosszú évek alatt összegyűjtött tapasztalataink, és új ötleteket gyúrtunk belőle. Legutóbb különböző gyártóüzemek irányítását vettük át Németországban és Svájcban, ahol a legújabb CNC gyártó és mérőberendezéseket használjuk azért, hogy termékeink tűrését megbízhatóan a µm-es tartományban tartsuk és csúcsminőségű szerszámokat tudjunk szállítani.” Ez elengedhetetlenül fontos a mikroszerszámok esetén, amelyek finom geometriája kemény követelményeket támaszt a teljes gyártási folyamat során. A csúcstechnikájú köszörűgépek és a precíz mérési technológia nélkülözhetetlenek. „Már tíz éve világosan láttuk, hogy a marók elvárt átmérője egyre kisebb lesz, és csak speciális mérőberendezésekkel tudjuk hozni az előírt tűréseket.” magyarázza Volker Mayer, aki a műszaki támogatásért fele a Karnasch vállalatnál. Akkoriban a vállalat szakemberei megvizsgálták a lehetőségeket és az MT Microtool vállalatnál (mára Tool MT) találták meg, amit kerestek: „Microtest mérőgépük pont megfelelt számunkra, mert kiváló pontosságot és rendkívül stabilitást adott az alkalmazásnak.”

Sorozatgyártás megbízható folyamattal

A mikroszerszámok egyre nagyobb sikerével együtt nőtt a számuk és az ügyfelek igényei. Végül olyan optimalizált szerszámgyártási rendszer került kialakításra, amely 100 és 2000 közötti darabszámú tételek esetén is folyamatosan képes volt betartani a rendkívül szigorú tűréseket. Karnasch így magyarázza: Minőségben nem kötünk kompromisszumot. Nem akarunk semmit a véletlenre bízni. Mi nem gyártunk A és B minőségű termékeket, attól függően, milyen tűrési tartományba esik a gyártott szerszám. Ha egy gömbfejű maróról azt állítjuk, hogy az alakhelyessége ± 3 mikrométer a teljes kontúron, akkor az ilyen állapotban is kerül az ügyfélhez – mi kizárólag csúcsminőséget kínálunk.”

Ez nem volna lehetséges kiváló minőségű mérési technológia nélkül. Fontos és alapvető előfeltétel, hogy a köszörűgépek stabilan tudjanak μm pontosságú darabokat gyártani. E teljesítmény eléréséhez a dolgozónak képesnek kell beállítania, ellenőriznie és korrigálnia a gépeket a szabályozott hőmérsékletű gyártóüzemekben, a megmunkálási eljárásból származó mérések alkalmazásával.

Mivel a Microtest mérőgép manuális működtetésű, nem elég gyors a sorozatgyártásban szükséges mérésekhez. Emiatt Volker Mayer és szakértői csapata jobb megoldás után nézett. Ő ezt az optikai szenzoros, multiszenzoros és komputertomográfiás koordináta méréstechnikában szakértőnek számító Werth Messtechnik vállalatcsoportnál találta meg, ahová 2009 óta a Tool MT is tartozik.

Mayerék választása a Nano Matic CNC szerszámmérő gépre esett, amelyet képfeldolgozó szenzorral és nagy pontosságú zoomoptikával láttak el. A Nano Matic a Karnasch vállalatnál már bizonyított Microtest gép utóda, amelyet szintén arra terveztek, hogy gyártóüzemi környezetben mérjenek vele mikroszerszámokat. Mayer: „A Werth Nano Matic gép CNC-vezérelt, mint egy szerszámgép és egyszerűen és gyorsan kezelhető, amire nekünk nagy szükségünk van a sorozatgyártásnál. Körkörösségi hiba, átmérő és gömbvég- vagy saroksugár mérésére használjuk a szerszámainknál. A Werth csoportban olyan partnerre találtunk, amely méretének hála rendkívül sokféle mérési technológiát kínál kiváló megbízhatóság mellett.”

A Werth Nano Matic gyors és pontos mérési eredményeket szolgálat

Mayer három alapvető érvet hoz fel a Nano Matic mellett: a szerszám befogása és megvezetése egy prizmában, a nagy pontosságú zoomoptika és az egyszerűen használható szoftver. A műszaki részleteket Christopher Morcomtól, a Tool MT ügyvezető igazgatójától tudjuk meg: „A szerszámot egy prizma, más néven V-blokk úgy vezeti meg, hogy a saját tengelye körül forogjon axiális vagy radiális elmozdulás nélkül. Ezzel minden támolygási hiba, tehát a forgástengely mozgásából adódó körkörösségi eltérés kiküszöbölhető. Ez feltétlenül szükséges, ha – mint a Karnasch vállalat esetében – nagy pontosságú külső kontúrok mérése a cél. Ez az egyetlen megoldás a szerszámcsúcs 0,002 milliméteres pontosságának tartására, köszörülésnél és mérésnél egyaránt.”

A mérés másik központi eleme a Karnasch vállalatnál a csúcsminőségű zoomoptika. Mayer emiatt is igazán elégedett a Nano Matic géppel: „A képfeldolgozó szenzorral visszakereshetően mérhetjük a tíz mikrométeres saroksugarú mikromaróinkat és a nagyobb szerszámainkat.”

Mivel bizonyos méréseket a köszörűgép mellett, a gyártással párhuzamosan kell végrehajtani, egyszerű és gyors működtethetőségre van szükség. A Nano Matic ebben is kiváló: a mérendő szerszámot egyszerűen csak el kell helyezni egy prizmán és egy gombnyomással elindítható a mérési műveletsor. A szerszámspecialista Mayer rámutat arra is, hogy más rendszereknél ez nem ilyen egyszerű: „Hagyományos tokmánynál egy, a szerszámszár átmérőjéhez igazodó perselyt kell beszerelni, ami feleslegesen meghosszabbítja a mérési eljárást. A mi eljárásunkkal az átváltás csupán másodperceket vesz igénybe, ami hatalmas megtakarítást jelent, ha ezres gyártási tételek minden szerszámát le kell mérni.”

A felhasználói interfész szándékosan és tudatosan egyszerű maradt. A Karnasch vállalatnál elhelyezett mérőgépek a WinWerth mérőszoftvert használják, valamint egy Micromills nevű paraméterprogramot, amelyet kifejezetten mikroszerszámok mérésére fejlesztettek.

Régiókon átnyúló gyártói hálózat azonos mérőgépekkel

A Nano Matic mérőgépek a Karnasch vállalatnál felmerülő másik kihívásra is sikerrel tudtak válaszolni: „Mivel gyártásunk több helyen folyik Németországban és Svájcban, a méréseket egyformán kell végeznünk.” Emiatt pontosan definiáltuk, hogyan kell az egyes szerszámokat elhelyezni a prizmában és mely pontjaikat kell lemérni. Az egyes mérőgépeknek egymással korreláló eredményeket kell adniuk. A Karnasch létrehozott egy tizenkét különböző méretű szerszámból álló referenciaszerszám-készletet, amellyel rendszeresen megvizsgálja a gépek állapotát.

Hogy mennyire fontos a mérési technológia a Karnasch vállalatnál, az Mayer egy igazán kritikus példával szemlélteti: „Mikroszerszámainkból gyémántbevonatú változat is készül, amelyet grafit elektródák megmunkálására terveztünk. Az ilyen gyémánt bevonatú gömbvégű szerszámoknál, amelyek átmérője mindössze 0,1 mm, ± 0,003 milliméteres alakpontosságot garantálunk. Ilyen menőség eléréséhez és fenntartásához minden szerszámot megvizsgálunk a komplex gyártási eljárás különböző lépései után.”

A karbid nyersdarab kezdeti mérése után a darabot a gyártóhelyen köszörüljük, majd megvizsgáljuk egy Nano Matic gépen. Ha a szerszám a kiszállítható állapotra előírt tűrésen belül található, átszállítjuk a heddesheimi központunkba. Ott minden terméket újramérünk egy Nano Matic gépen, és erről mérési jegyzőkönyvet készítünk.

Ez a mérési jegyzőkönyv a szerszámmal együtt átkerül a bevonatolóba, ahol a szerszámot maratással előkészítik a bevonat felviteléhez. A bevonatoló azután ismét meghatározza a méreteket és felviszi a megfelelő vastagságú gyémánt bevonatot az erodált helyekre. Ha a bevonat elkészült, végellenőrzés következik: először a bevonatolónál, azután a Nano Matic gépen, a Karnasch központjában. Így csakis tökéletes szerszámok kerülnek a raktárba. „Ez óriási erőfeszítést tesz szükségessé” fogalmaz Karnasch. „De jelenleg világszinten piacvezetők vagyunk a grafitmegmunkáló, gyémánt bevonatú mikroszerszámok terén, ami sokat elmond termékeink sokféleségéről és minőségéről.”

Forrás: Werth Messtechnik GmbH.