Kern Micro­tech­nik: Klei­ne Innen­ge­win­de mit Emu­ge Punch Tap hoch­pro­duk­tiv und in Rekord­zeit erstellen

Kern Micro­tech­nik: Klei­ne Innen­ge­win­de mit Emu­ge Punch Tap hoch­pro­duk­tiv und in Rekord­zeit erstellen

Auch beim hoch­pro­duk­ti­ven Ein­brin­gen von Innen­ge­win­den unter­stützt der Mur­nau­er Hoch­ge­nau­ig­keits­spe­zia­list Kern Micro­tech­nik als Tech­no­lo­gie­part­ner zahl­rei­che Unter­neh­men im Bereich der Prä­zi­si­ons­fer­ti­gung. Ab sofort kön­nen Anwen­der auf die­sem Feld in der kom­plet­ten Kern Micro-Bau­rei­he das Punch-Tap-Ver­fah­ren von Emu­ge-Fran­ken für die schnel­le und prä­zi­se Fer­ti­gung von Innen­ge­win­den nut­zen – in Durch­mes­sern von M1 bis M3. In meh­re­ren Ver­suchs­rei­hen konn­te der Werk­zeug­her­stel­ler dabei eine Zeit­er­spar­nis gegen­über kon­ven­tio­nel­len Metho­den von bis zu 66 Pro­zent nachweisen.

Auf einer Kern Micro bearbeitete der Emuge PunchTap in ausgiebigen Versuchen unter anderem bleifreies Messing. Kern und Emuge sprechen hier von einem Produktivitätsvorteil gegenüber dem Gewindebohren und -formen in Höhe von knapp 60 Prozent. - Bild: Kern Microtechnik
Auf einer Kern Micro bear­bei­te­te der Emu­ge PunchTap in aus­gie­bi­gen Ver­su­chen unter ande­rem blei­frei­es Mes­sing. Kern und Emu­ge spre­chen hier von einem Pro­duk­ti­vi­täts­vor­teil gegen­über dem Gewin­de­boh­ren und ‑for­men in Höhe von knapp 60 Pro­zent. – Bild: Kern Microtechnik

Es ist alles ande­re als tri­vi­al, höchst­prä­zi­se Minia­tur­bau­tei­le pro­zess­si­cher zu fer­ti­gen und mit­ein­an­der zu Bau­grup­pen zu Kom­bi­nie­ren. Eine Her­aus­for­de­rung unter ande­re für die Unter­neh­men der Uhren- und Schmuck­in­dus­trie, außer­dem aber auch für die Her­stel­ler im Bereich Hoch­fre­quenz- und Vaku­um­tech­nik. Genau für sol­che Auf­ga­ben sind die Bear­bei­tungs­zen­tren der Rei­he Kern Micro kon­zi­piert. Denn sie kön­nen eine dau­er­haf­te Prä­zi­si­on von < 1 µm sicher­stel­len. Und das zudem bei einer repro­du­zier­ba­ren Ober­flä­chen­gü­te Ra im nied­ri­gen nm-Bereich. UNd damit sind sie prä­de­sti­niert für die Punch-Tap-Technik.

Geschwin­dig­keits­vor­teil mit Punch Tap

Sol­che Maschi­nen müs­sen eine dau­er­haft hohe Qua­li­tät lie­fern. Dar­über hin­aus müs­sen sie aber auch hohe Pro­duk­ti­vi­täts­an­for­de­run­gen erfül­len. Hier sehen sich die Ver­ant­wort­li­chen Inge­nieu­re im Kern-Ent­wick­lungs­team gefor­dert, die Tech­nik kon­ti­nu­ier­lich zu ver­bes­sern. So konn­ten sie etwa den Span­ab­trag und die Achs­be­schleu­ni­gun­gen deut­lich erhö­hen. Zudem kann der Anwen­der per Punch Tap nun Mikro-Innen­ge­win­de in den Grö­ßen M1 bis M3 bei­spiels­wei­se in Alu­mi­ni­um erzeu­gen – und zwar zu drei Mal schnel­ler erzeu­gen als bisher.

Im Fokus
M2-Ver­gleichs­test: For­men ver­sus Punch Tap
Diver­se Tests mit Klein­ge­win­de-Werk­zeu­gen wei­sen kla­re Pro­duk­ti­vi­täts­vor­tei­le für den Punch Tap nach. Ein Bei­spiel aus der Ver­suchs­werk­statt: In Alu­mi­ni­um wur­den Gewin­de M2-6H mit einer Gewin­de­tie­fe von 4 mm ein­ge­bracht. Beim Gewin­de­for­men mit 3000 min-1 wur­de eine Fer­ti­gungs­zeit von ca. 0,9 sec erfasst. Der Punch Tap erzeug­te das Gewin­de mit 400 min-1 in 0,3 bis 0,4 sec – je nach ange­wen­de­ter Zyklus­va­ri­an­te. Die Zeit­ein­spa­rung beträgt dem­nach bis zu 66 Prozent.

Die­se hohe Geschwin­dig­keit wird dank einer neu­en Metho­de zur Gewin­de­her­stel­lung mög­lich: dem Emu­ge Punch Tap. Ursprüng­lich vor fünf Jah­ren für die Auto­mo­bil­in­dus­trie in der bran­chen­gän­gi­gen Grö­ße M6 kon­zi­piert und auf den Markt gebracht, sam­mel­te Emu­ge-Fran­ken damit inzwi­schen viel Erfah­rung. Fol­ge­rich­tig erwei­ter­te der Prä­zi­si­ons­werk­zeug­her­stel­ler sein Werk­zeug­pro­gramm im nächs­ten Schritt auf die Durch­mes­ser M3 bis M10. Dabei wur­de auch klar: Die maxi­ma­le Gewin­de­grö­ße ist begrenzt von den hohen Dreh­mo­men­ten, die ein Punch Tap benö­tigt. Bei den klei­ne­ren Durch­mes­sern sahen die Zer­spa­nungs­ex­per­ten indes noch Spiel­raum. Fol­ge­rich­tig erwei­ter­ten sie nun ihr Pro­gramm ent­spre­chend in die­sem Bereich.

In grö­ße­ren Durch­mes­sern bis M10 ist Punch Tap längst etabliert

Im Jahr 2019 fei­er­te die Mikro­se­rie bei Emu­ge-Fran­ken Pre­mie­re. Sie deckt die Durch­mes­ser M1 bis M3 ab. Smart­pho­ne-Her­stel­ler nutz­ten die Grö­ßen gern. Zudem weck­ten die klei­nen Werk­zeu­ge das Inter­es­se der Zer­spa­nungs­ex­per­ten bei Kern Micro­tech­nik. Sie erkann­ten das Pro­duk­ti­vi­täts­po­ten­zi­al, das in die­sem Pro­zess steckt. Und sie woll­ten ihren Anwen­dern ermög­li­chen, die­ses Poten­zi­al für sich zu erschließen.

Das Emuge Mikro Punch Tap-Werkzeug bewegt sich beim Ein- und Ausfahren absolut geradlinig axial. Bei größeren Punch-Tap-Werkzeugen ist diese Bewegung helikal. - Bild: Emuge Franken
Das Emu­ge Mikro Punch Tap-Werk­zeug bewegt sich beim Ein- und Aus­fah­ren abso­lut gerad­li­nig axi­al. Bei grö­ße­ren Punch-Tap-Werk­zeu­gen ist die­se Bewe­gung heli­kal. – Bild: Emu­ge Franken

Der Punch Tap arbei­tet mit einem inno­va­ti­ves Bear­bei­tungs­prin­zip. Das Gewin­de­werk­zeug wird mit sei­nen zwei ein­an­der gegen­über­lie­gen­den Zahn­rei­hen im Bruch­teil einer Sekun­de in ein bereits vor­ge­bohr­tes Loch hin­ein­ge­sto­ßen. Dabei erstellt das Wewrk­zeug zwei Nuten. Danach führt die Spin­del eine Links­dre­hung um 180° aus, wäh­rend die axia­le Vor­schub­ach­se das Werk­zeug gleich­zei­tig um eine hal­be Gewin­de­stei­gung zurück­zieht. Die­se Bewe­gung formt das Gewin­de. Die Zahn­rei­hen befin­den sich am Ende die­ser Bewe­gung wie­der exakt in den vor­her erzeug­ten Nuten. So lässt sich das Werk­zeug zudem anschlie­ßend ein­fach herausziehen.

Punch Tap bringt Gewin­de in blei­frei­es Mes­sing ein

Eine wich­ti­ge Vor­aus­set­zung für den erfolg­rei­chen Ein­satz des Punch Tap ist die Beschaf­fen­heit des zu bear­bei­ten­den Werk­stoffs. Die Mate­ria­li­en müs­sen sich gut for­men las­sen. Zum Spek­trum der zu bear­bei­ten­den Werk­stof­fe gehö­ren etwa Guss- und Knet-Alu­mi­ni­um­le­gie­run­gen. Stahl lässt sich aktu­ell mit dem Ver­fah­ren nicht bear­bei­ten. Außer­dem sind auch ‚nor­ma­le‘ Mes­sin­gle­gie­run­gen unge­eig­net. Sie haben schlicht eine zu gerin­ge Bruch­deh­nung für eine Bear­bei­tung mit einem for­men­den Verfahren.

Die schnellen Punch-Gewinde versprechen für viele Anwendungen Produktivitätsvorteile bringen. So werden sie etwa in der Uhren- und Schmuckindustrie eingesetzt - etwa für Uhrenplatinen. -  Bild: Kern Microtechnik
Die schnel­len Punch-Gewin­de ver­spre­chen für vie­le Anwen­dun­gen Pro­duk­ti­vi­täts­vor­tei­le brin­gen. So wer­den sie etwa in der Uhren- und Schmuck­in­dus­trie ein­ge­setzt – etwa für Uhren­pla­ti­nen. – Bild: Kern Microtechnik

In eini­gen der Fokus-Märk­te von Kern, etwa der Uhren­in­dus­trie, wird aller­dings häu­fig Eco­Brass ein­ge­setzt – das sind blei­freie Mes­sing­sor­ten. Ohne nen­nens­wer­ten Blei­an­teil jedoch lässt sich die­ses Mate­ri­al gut for­men und kommt somit auch für den Punch Tap in Fra­ge. Des­halb haben Kern und Emu­ge-Fran­ken im ver­gan­ge­nen Jahr auf ver­schie­de­nen Bear­bei­tungs­zen­tren in geziel­ten Gewin­de­punch­ver­su­chen eine geeig­ne­te Zyklus­va­ri­an­te für Eco­Brass ermittelt.

Präzisionsmaschinenbauer Kern Microtechnik erschließt das Produktivitätspotenzial der Punch-Tap-Mikroserie aus dem Hause  Emuge-Franken auf seiner Kern-Micro-Baureihe. Mit diesem Verfahren kann der Anwender Gewinde von M1 bis M3 bis zu dreimal schneller einbringen als bisher. - Bilder: Kern Microtechnik GmbH
Prä­zi­si­ons­ma­schi­nen­bau­er Kern Micro­tech­nik erschließt das Pro­duk­ti­vi­täts­po­ten­zi­al der Punch-Tap-Mikro­se­rie aus dem Hau­se Emu­ge-Fran­ken auf sei­ner Kern-Micro-Bau­rei­he. Mit die­sem Ver­fah­ren kann der Anwen­der Gewin­de von M1 bis M3 bis zu drei­mal schnel­ler ein­brin­gen als bis­her. – Bil­der: Kern Micro­tech­nik GmbH 

Der Erfolg kann sich sehen las­sen. Punch Tap funk­tio­niert heu­te auch in Eco­Brass zuver­läs­sig. Zudem ist der Pro­zess für die Mikro-Gewin­de­se­rie inzwi­schen auf der gesam­ten Kern-Micro-Platt­form imple­men­tiert. Wel­che Gewin­de­grö­ße der Anwen­der bear­bei­ten kann, ist letzt­lich von der Spin­del des jewei­li­gen Bear­bei­tungs­zen­trums abhän­gig. So kann der Anwen­der mit HSK-25-Spin­deln mit 1,1 Nm Dreh­mo­ment bis zu 2 x D tie­fe M2-Gewin­de ein­brin­gen. Hat die Maschi­ne eine HSK-40-Spin­del mit 5,9 Nm Dreh­mo­ment, kann er alle Gewin­de­grö­ßen bis M3 herstellen.

Zyklus ist in allen neu­en Kern-Maschi­nen integriert 

Ab sofort steht der Punch-Tap-Zyklus auf allen neu­en Maschi­nen der Kern-Micro-Bau­rei­hen stan­dard­ge­mäß zur Ver­fü­gung. Auf Anwen­der­wunsch rüs­tet der Maschi­nen­her­stel­ler auch bereits aus­ge­lie­fer­te Bestands­ma­schi­nen damit auf. Der Ser­vice para­me­triert sie zudem und schal­tet den Zyklus in der Steue­rung frei. Der Pro­gram­mie­rer kann die­sen dann ein­fach in die rele­van­ten Pro­gram­me integrieren.

Das Mikro-Punch-Tap-Verfahren kann für Gewindegrößen von M1 bis M3 inzwischen in der kompletten Kern-Micro-Baureihe eingesetzt werden. - Bild: Kern Microtechnik
Das Mikro-Punch-Tap-Ver­fah­ren kann für Gewin­de­grö­ßen von M1 bis M3 inzwi­schen in der kom­plet­ten Kern-Micro-Bau­rei­he ein­ge­setzt wer­den. – Bild: Kern Microtechnik 

Der Gewin­de­punch-Zyklus ermög­licht drei ver­schie­de­ne Vari­an­ten im Bewe­gungs­ab­lauf. Hier bestim­men Mate­ri­al, Gewin­de­grö­ße und Spin­del, wel­che Vor­ge­hens­wei­se opti­mal ist. So ist für Alu­mi­ni­um häu­fig die schnells­te Vari­an­te auch die bes­te. Bei Eco­Brass ist das aller­dings etwas anders. Das muss­ten die Tes­t­in­ge­nieu­re wäh­rend der Ver­su­che fest­stell­ten. Denn das blei­freie Mes­sing fließt bei wei­tem nicht so gut wie Alu­mi­ni­um. Bes­ser für Eco­Brass eig­net sich eine „sof­te“ Zyklus­va­ri­an­te, die das Gewin­de zudem noch­mals nachformt.

Abso­lut leh­ren­hal­ti­ge Gewinde

Laut Kern liegt der Pro­duk­ti­vi­täts­vor­teil des Punch-Tap-Ver­fah­rens bei blei­frei­em Mes­sing gegen­über dem Gewin­de­boh­ren und ‑schnei­den aber immer noch bei knapp 60 Pro­zent. Drü­ber hin­aus sind die ent­stan­de­nen Gewin­de stets abso­lut leh­ren­hal­tig. Sie erfül­len­zu­dem nach Aus­sa­ge der betei­lig­ten Her­stel­ler höchs­te Qualitätsansprüche.


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