Bilder: Schunk

Bilder: Schunk

Seit rund zehn Jahren nutzt Peter Gläsel als Leiter Werkzeugbau bei der Münz-Prägstatt GmbH in Karlsfeld bei München die patentierte Spanntechnologie der Schunk-Tribos-Polygonspanntechnik zur Fertigung hochpräziser Prägestempel für Münzen, Medaillen und Barren. Bis heute hat die Münz-Prägstatt insgesamt 12 Röders-RXP-Hochgeschwindigkeitsfräsmaschinen mit Polygonspannfuttern des Kompetenzführers für Spanntechnik und Greifsysteme Schunk ausgestattet, die meisten mit HSK-E-25-Schnittstelle, einige mit HSK-E 32.

„Tribos hat von Anfang an funktioniert“, betont Gläsel. Während in Tests mit Warmschrumpfaufnahmen reihenweise Werkzeuge beschädigt wurden oder bei Präzisionsspannzangen ein

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Die Kombination aus luftgelagerten Spindeln und den Schunk-Tribos-Polygonspannfuttern liefert bei der Münz-Prägstatt auf Anhieb brillante Ergebnisse.

extremer Reinigungsaufwand nötig war, hat er mit der Polygon-spanntechnik auf Anhieb perfekte Ergebnisse erzielt. Dennoch sieht er keinen Grund, sich auf den Erfolgen auszuruhen. Schließlich will man den Vorsprung und den erstklassigen Ruf, den sich die Münz-Prägstatt im Lauf der Jahre erarbeitet hat, erhalten und weiter ausbauen. Dazu zählt auch, dass drei neue Röders-Highspeed-Zentren mit luftgelagerten Spindeln ausgestattet sind.

Keine Übergänge zwischen den Bahnen sichtbar

Gerade auf den spiegelnden Flächen der Medaillen lassen sich damit noch bessere Ergebnisse erzielen. „Entscheidend ist, dass man von einer Bahn zur nächsten keinerlei Übergang sieht“, erkärt Gläsel. „Je besser das Ergebnis auf der Maschine ist, desto geringer ist der Aufwand beim manuellen Finish durch den Graveur. Es gibt nichts Schöneres, als einen Stempel aus der Maschine zu holen, der auf Anhieb passt.“

Profil

Pfleglicher Umgang als Schlüssel zur dauerhaften Prozessstabilität

Um eine dauerhaft hohe Prozessstabilität zu gewährleisten, werden die Werkzeughalter nach jeder Bearbeitung an einer Reinigungsstation mit Pinseln gesäubert und mit einer Reinigungslösung durchgespült. Verglichen mit der Reinigung von Präzisionsspannzangenfuttern ist der Aufwand hierfür minimal. Der pflegliche Umgang mit den Maschinen ist wohl auch der Grund für die lange Lebensdauer von Werkzeughaltern und Spindeln.

Dass Gläsel in Kombination zu den luftgelagerten Spindeln auch die erst jüngst vorgestellten ultrafeingewuchteten Schunk-Tribos-Polygonspannfutter einsetzt, ist seiner Ansicht nach konsequent. Mit ihnen überträgt er die exzellente Laufruhe der Spindel prozessstabil bis zur Schneide. Die Aufnahmen verfügen über eine Wuchtgüte G 0.3 bei 60 000 min-1 und bieten im Mikroformenbau, in der optischen Industrie, der Medizintechnik sowie in der Münz-, Uhren- und Schmuckindustrie die Möglichkeit, auch anspruchsvollste Vorgaben bei Maßhaltigkeit und Oberflächengüte zu realisieren. Im Vergleich zu konventionell gewuchteten Haltern für die Mikrozerspanung profitiert zudem die Standzeit der Werkzeuge – für Gläsel ein entscheidender Faktor. Die Aufnahmen gibt es für Tribos-Mini und Tribos-RM mit den Schnittstellen HSK-E 25, HSK-E 32 und HSK-F 32 ab Spanndurchmesser 0,5 mm.

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Zwölf Röders-Hochgeschwindigkeitsfräsmaschinen hat die Münz-Prägstatt bereits mit Tribos-Polygonspannfuttern ausgestattet.

Hohe Genauigkeiten schon im Standard

Bereits in der Standardausführung, die sich seit rund 15 Jahren in der Mikrozerspanung bewährt hat, überzeugt Tribos mit einer Rundlauf- und Wiederholgenauigkeit < 0,003 mm bei einer Ausspannlänge von 2,5 x D sowie einer Wuchtgüte G 2.5 bei 25 000 min-1. Die Polygonspanntechnik ist für alle Werkzeugschäfte in h6-Qualität geeignet und je nach Typ mit bis zu 205 000 min-1 getestet. Da die Aufnahmen ohne bewegliche Teile arbeiten, sind sie mechanisch unempfindlich und gewährleisten eine nahezu wartungs- und verschleißfreie Spannung. Auch nach mehreren Tausend Spannvorgängen tritt keinerlei Materialermüdung auf. Zudem verfügen sie über eine exzellente Schwingungsdämpfung. Mit Hilfe einer hydraulischen Spannvorrichtung ist der Werkzeugwechsel innerhalb weniger Sekunden prozessstabil erledigt.

Gerade bei der Bearbeitung besonders aufwändiger Prägestempel zahlt sich die sehr hohe Präzision des Spannsystems für die Münz-Prägstatt aus. Je nach Motiv dauert die Bearbeitung eines

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Die besonders schwingungs-
dämpfenden
Schunk Tribos-RM sorgen für präzise Ergebnisse beim Fräsen.

Barrens im Format 135 x 90 mm mit einem maximal 0,1 mm großen Kugelfräser und einer Spantiefe < 0,5 mm bis zu 100 h. Dabei verfolgt Peter Gläsel vor allem ein Ziel: „Wir wollen von Anfang bis Ende ein möglichst gleichmäßiges Fräsbild erzeugen. Mit der Kombination aus luftgelagerter Spindel und feinstgewuchteten Werkzeughaltern gelingt das ausgesprochen gut.“

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Schunk-Spezialprogramm Mikrozerspanung

Für die Mikrozerspanung bietet Spanntechnikspezialist Schunk gleich mehrere Baureihen, die sich für optimale Ergebnisse einsetzen lassen:

  • Tribos-Mini ist in den Spanndurchmessern 1 mm, 1,5 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 6 mm und 1/8’’erhältlich. Als Schnittstellen stehen HSK-A 25, -A 32, -A 40, -E 20, -E 25, -E 32, -E 40, -F 32, BT 30 und SK 30 zur Verfügung.
  • Tribos-RM gibt es in den Spanndurchmessern 3 mm, 4 mm, 6 mm, 8 mm, 10 mm , 12 mm und 1/8’’ jeweils mit den Schnittstellen: HSK-A 25, -A 32, -A 40, -E 25, -E 32, -E 40, -F 32, BT 30 und SK 30.
  • Tribos-RM in der 5-Achs-Version verfügt über ein L1-Maß von 78 mm. Der Spanndurchmesser beträgt 12 mm und ist mit Schunk Zwischenbüchsen GZB-S flexibel reduzierbar. Das Modell gibt es mit den Schnittstellen HSK-A 32, -A40, -E 32 und -E 40.

Würde das Werkzeug vorzeitig verschleißen oder brechen, müsste die komplette Bearbeitung von vorn beginnen. Selbst mit feinsten Messmethoden ist es nämlich nicht möglich, den unterbrochenen Prozess fortzusetzen, ohne dass das Auge den Fehler später erkennen würde. „Es geht also nicht darum, möglichst schnell zu fräsen. Wesentlich wichtiger ist, dass das Ergebnis extrem sauber ist und höchste Qualitätsanforderungen erfüllt“, betont der Fertigungsleiter. In der Regel liegt die Bearbeitungszeit zwischen 30 h für Münzstempel und 100 h für aufwändige Medaillen.

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Sauberkeit ist für Peter Gläsel das A und O. An einer speziellen Reinigungsstation werden die Polygonspannfutter nach jeder Bearbeitung innerhalb kürzester Zeit durchgespült.

Fräser werden nur ein einziges Mal verwendet

Entsprechend sorgsam geht das Team der Münz-Prägstatt mit den Werkzeugen und Aufnahmen um. Aus Qualitätsgründen werden die zum Schlichtfräsen eingesetzten Kugelfräser nur ein einziges Mal verwendet. Nach jeder Bearbeitung wird sowohl die Maschine als auch jede einzelne Aufnahme gereinigt. Sauberkeit, so Gläsel, ist für die Prozessstabilität das A und O: „Schließlich produzieren wir hier eigentlich keine Späne, sondern lediglich Staub, der sich überall festsetzt.“

Angesicht von Schneidendurchmessern zwischen 0,03 mm und 0,04 mm sowie Buchstabenhöhen von zum Teil gerade einmal 0,2 mm wirken sich selbst die kleinste Verschmutzung extrem aus. „Vor allem an Schriften lässt sich jede Unsauberkeit sofort erkennen. Wenn ich wegen eines Spans statt eines 0,04 mm-Fräsers plötzlich einen 0,05 mm-Fräser habe und das von beiden Seiten, dann wird der Buchstabe oben spitz“, erläutert der Technologe. Ein gutes Ergebnis kann man daher nur erzielen, wenn der Rundlauf und die Wuchtgüte stimmen – erst recht bei kleinen Werkzeugen. Gerade bei Reliefs mit vielen scharfen Kanten, die eine hohe geometrische Genauigkeit erfordern und quasi keinen Radius aufweisen, zahlt sich daher die hohe Präzision von Tribos aus: „Vor allem bei den Kantenschärfen unterscheiden wir uns auch dank des Spannsystems deutlich von anderen Anbietern am Markt“, so Gläsel.

Höchste Feinheiten bei der Ultrapräzisionszerspanung

Bei so mancher Schrift äußerten selbst die eigenen Leute Zweifel, dass auf der Medaille überhaupt noch etwas erkennbar ist. Am Ende, wenn die Medaille dann geprägt ist, reibt sich dann so

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Zitat
„Die Luftlagerspindeln und die feingewuchteten Tribos-Aufnahmen bewirken, dass das Fräsbild ex­trem konstant bleibt. Es gibt nur noch einen minimalen Verschleiß der Werkzeuge.“
Peter Gläsel,
Leiter Werkzeugbau, Münz-Prägstatt GmbH, Karlsfeld

mancher verwundert die Augen, dass die Schrift eben doch deutlich sichtbar und mit ein wenig Fantasie sogar lesbar sei. „Mich fasziniert immer wieder, in welcher Feinheit wir heute fräsen können“, schwärmt Gläsel. Das bestätigen auch die Graveure: Weder beim Erodieren noch per Laser ließen sich ihrer Meinung nach so saubere Ergebnisse erzielen wie mit der Ultrapräzisionszerspanung.

So manche Tribos-Aufnahme hat bei der Münz-Prägstatt bereits ihr zehnjähriges Jubiläum gefeiert. Einige Spindeln weisen Laufzeiten von 55 000 h auf. Obwohl die Maschinen für 50 000 min-1 ausgelegt sind, laufen sie in den meisten Fällen mit gerade einmal 20 000 min-1. Souverän und von außen kaum wahrnehmbar fräsen sie ihre Bahnen. „Ein höherer Vorschub würde die Qualität des Stempels nicht verbessern, sondern lediglich die Gefahr eines Fräserbruchs erhöhen und die Maschinenkinematik unnötig belasten“, so Peter Gläsel. „Etwas wirklich Gutes braucht eben Zeit.“

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