Roboterunterstütztes Polieren - RAP

Hohe Anforderungen beim Polieren von Oberflächen

Die Qualität der Oberflächen von Werkzeugen und Maschinenkomponenten übt großen Einfluss auf ihre Leistung und ihre Lebensdauer. Das Polieren der Oberflächen von Teilen und Komponenten mit geringen bis mittleren Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit kann vergleichsweise einfach von Hand oder mit einfachen Maschinen, z.B. durch Polieren, Sandstrahlen, Trocken- oder Feuchtgranulatpolieren erzielt werden. Teile und Komponenten mit hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität sowie Teile mit komplexen Formen und Hohlräumen bedürfen jedoch des Polierens durch hochqualifizierte Personen. Beispielsweise werden kritische Oberflächen von Werkzeugen zur Kaltmassivumformung oftmals im Bereich zwischen Ra 0,06 – 0,04 µm und Rz unter 1,0 µm spezifiziert. Für eine Form zum Plastikspritzguss würde die Oberflächenbeschaffenheit oft im Bereich zwischen Ra 0,03 – 0,01 µm und Rz 0,3 – 0,1 µm spezifiziert. Solche Oberflächen weisen ein spiegelndes oder spiegelartiges Aussehen auf und stellen höchste Anforderungen an den Sachverstand und die Erfahrung des einzelnen Fachmanns.

 

Polieren von Oberflächen durch Robotik

STRECON hat mehrere Jahre an der Entwicklung eines Maschinensystems für hochqualitatives Polieren von Oberflächen gearbeitet. Unser Ansatz ist das RAP, eine Abkürzung für „Robot Assisted Polishing“ (roboterunterstütztes Polieren). Je besser wir die Fertigkeit und das Metier des Handpolierens verstehen, desto besser können wir die Polierarbeit auf ein Maschinensystem übertragen. Unser Poliermaschinensystem beruht auf einem Industrieroboter, der mit dem Arm eines Menschen vergleichbar ist. Mit „unterstützt“ meinen wir die Hilfe, die der Fachmann beim „Verrichten der Arbeit“ durch die Maschine erhält. Die Maschine muss zum Erzielen der spezifizierten Oberflächenqualität der Teile programmiert, richtig eingestellt und überwacht werden, und diese Verantwortung obliegt auch weiterhin dem qualifizierten Fachmann. Sobald der Poliervorgang jedoch für die einzelnen Teile bestätigt und eingefahren wurde, arbeitet die Maschine relativ automatisch und erhält nur begrenzte Unterstützung durch das Personal.

 

Polieren von Oberflächen durch Oszillation oder Rotation RAP.png

Das Maschinensystem wurde zum Polieren mittels zwei Methoden entwickelt. Eine dieser Methoden ist das Polieren durch Oszillation (oder Pulsation), die andere erfolgt durch angetriebene Werkzeuge (oder Spindeln). Die Kontaktkraft der Polierwerkzeuge mit der Teiloberfläche wird servopneumatisch gesteuert. Zum 2D-Polieren von Teilen sind diese Werkzeuge an einem Roboterarm angebracht. Zum 3D-Polieren können die Werkzeuge auch ortsfest sein, und der Roboter trägt das zu polierende Teil.

Das Maschinensystem wurde für automatischen Werkzeugaustausch und eine automatische Diamantpastendispensereinrichtung entwickelt. Die Poliermaschine hat sich beim Polieren verschiedener Werkzeuge, Formen und einiger Maschinenkomponenten aus verschiedenen Materialien und mit verschiedenen Härtegraden, maschinell vorbearbeiteten Oberflächen und Portgrößen als erfolgreich erwiesen.
Weiterhin erwies sich die Maschine im Lauf der Zeit als sehr stetig,
auch in Hinsicht auf Prozessstabilität und Wiederholbarkeit.

RAP arm
Roboterpolieren durch Rotation (Hochgeschwindigkeitsspindeln)

Strecon RAP.jpg
Roboterpolieren durch Oszillation (Pulsmodul)