5-Achs-Kompaktschleifmaschine "MiniGrind". Hochpräzise 5-Achs-Bearbeitung für den Mikroformenbau

Die Fertigung hochpräziser, komplexer Mikrobauteile erfordert hohe Wiederholgenauigkeiten bei der Werkzeug- und Werkstückposition. Es können Bearbeitungsgenauigkeiten am Werkstück von 5 Mikrometer und weniger erforderlich sein. Präzisionsverluste und Nebenzeiten, die durch Umspannvorgänge entstehen, müssen daher aus technisch-wirtschaftlichen Gründen vermieden werden. Das Fraunhofer IPT hat aus diesem Anlass eine fünfachsige, hydrostatische Kompaktschleifmaschine entwickelt, da die am Markt verfügbaren 5-Achs-Maschinen von der Positioniergenauigkeit und/oder der Steifigkeit nicht ausreichen, um die geforderten Formgenauigkeiten am Bauteil zu erreichen. In der Konzeptionsphase wurde zunächst systematisch untersucht, welche Achskonfiguration hinsichtlich der kinematischen Freiheitsgrade (Bearbeitungsaufgabe), der auftretenden Kräfte, der Integrierbarkeit der Maschinenelemente (zum Beispiel Spindel, Messsysteme, Antriebe) sowie der höchsten realisierbaren Steifigkeit und geometrischen Genauigkeit optimal ist. Als beste Alternative wurde hierbei das Kreuzbettkonzept mit vertikaler Spindel sowie einer translatorisch bewegten Dreh-Schwenkeinheit auf der Werkstückseite ermittelt. Innerhalb der Maschinenentwicklung zeichneten sich die maßgeblichen Handlungsfelder Miniaturisierung/Strukturkompensation, Hydrostatik/Dichtung, Optimierung des thermisches Maschinenverhaltens, Berechnung des Maschinenfehlers/Sensitivitätsanalyse sowie Optimierung der Hebelarmverhältnisse ab. Im Rahmen dieser Handlungsfelder wurde eine Dreheinheit mit integriertem Hydrostatiklager-Antriebssystem aufgebaut.