15 septembre 2020 | Oberflächen POLYSURFACES | Construction d’installations

In einem Prozess reproduzierbar entgraten und reinigen

Gratfrei und scharfkantig lautete die Spezifikation, für die ein Teilehersteller ein prozesssicheres Entgratverfahren suchte, das er in seine Fertigung integrieren kann. Bei den zu entgratenden Werkstücken handelt es sich um spanend hergestellte, rund 150 mm lange, zylindrische Bauteile aus einem speziellen Edelstahl, die zahlreiche feine Bohrungen aufweisen. Die Teile kommen in einem Granulat-Dosiersystem für Hygieneprodukte mit Hautkontakt zum Einsatz.

Um die Entgratspezifikation gratfrei und scharfkantig zu erfüllen, wurde eine kombinierte Anlage für das Entgraten und Reinigen mit Ultraschall konzipiert. (Bilder: Weber Ultrasonics AG)

Ultraschall – auch als Entgratlösung

Die Projektverantwortlichen im Unternehmen, zu dessen Kernkompetenzen neben der Zerspanung der Bau von Spezialmaschinen zählt, wurden durch Veröffentlichungen auf das Ultraschallentgraten von Weber Ultrasonics aufmerksam. Bei diesem berührungslosen Verfahren für die Entfernung aussen- und innenliegender Grate basiert die Entgratwirkung auf dem physikalischen Effekt der Kavitation und einer Strömung. Es lässt sich durch Leistung, Amplitude und Dauer des Ultraschalls sowie der Entfernung und Position der spezifisch ausgelegten Sonotrode zum Werkstück an unterschiedlichste Entgrataufgaben anpassen.
Nachdem umfangreiche Tests im Technikum von Weber Ultrasonics zeigten, dass die Entgratspezifikation reproduzierbar erfüllt wird, konzipierten die Unternehmen gemeinsam eine kombinierte Entgrat- und Reinigungsanlage. Die beim Spezialmaschinenbauer realisierte Mehrbad-Tauchanlage verfügt über insgesamt vier Becken. Im ersten Bad werden jeweils zwei Teile mit einer Ultraschallfrequenz von 25 kHz vorgereinigt. Neben Rückständen von Bearbeitungsmedien und losen Spänen werden dabei bereits einige Grate entfernt. Für den Entgratprozess werden die auf der Aufnahme befestigten Teile in das zweite Becken transportiert und in das Bad abgesenkt. Danach fahren zwei etwa 60 mm lange Messersonotroden, die sich auf einer X-Achse bewegen, in knappem Abstand über die rotierenden Teile in das Becken. Durch die Kombination der Frequenz von 20 kHz und hoher Amplitude entsteht ein intensives Schallfeld an der Oberfläche der Teile, das die Gratwurzel gezielt abträgt. Parallel dazu wird der Grat durch die Strömung bewegt, abgebrochen und abtransportiert. Im dritten Bad erfolgt mit einer Frequenz von 40 kHz eine Feinreinigung und danach im vierten Becken ein Tauch-Spritz-Spülprozess.

Zwei etwa 60 mm lange Messersonotroden bewegen sich während des Entgratprozesses in knappem Abstand über den im Tauchbad rotierenden Werkstücken.

Das Ultraschallsystem wird durch in der Leistung angepasste «Sonic Digital HS»-Generatoren mit jeweils 1000 W Maximalleistung betrieben. Bei der als integrierbare, hutschienenkompatibel ausgeführte Systemkomponente wird die digitale Frequenz durch einen 32-Bit Microcontroller erzeugt und geregelt. Die Leistung kann im Bereich von 10 bis 100 % in 1 %-Schritten geregelt werden. Dies ermöglicht die optimale Anpassung an teilespezifische Entgrat- und Reinigungsprogramme. In diesem Fall kann es, nicht zuletzt durch die hohe Amplitude, wirtschaftlich mit 300 W Leistung durchgeführt werden. Für eine hohe Betriebs- und Prozesssicherheit sorgen unter anderem serienmässig integrierte Einrichtungen für Frequenzüberwachung, Lüftersteuerung, Temperaturmanagement und Trockenlaufsicherung. Durch die Ausstattung mit einer optionalen Profibus- oder Profinet-Schnittstelle lassen sich die Generatoren in übergeordnete Steuerungsprozesse und/oder eine Fernwartung einbinden.

Ein Verfahren für die Entgratung von Metall- und Kunststoffteilen
Optimale Entgratergebnisse werden nicht nur bei diesen Bauteilteilen aus Edelstahl erzielt, sondern auch bei der Entfernung von innen- und aussenliegenden Flittergraten an Aluminium- und Zinkdruckguss- sowie bei Messingteilen. Es lassen sich mit Ultraschall auch dünnwandige Werkstücke bearbeiten. Darüber hinaus eignet sich das Ultraschallentgraten für Spritzgussteile aus Polypropylen (PP), Polyamiden (PA) und Polycarbonaten (PC), auch faserverstärkt. Man kann damit sowohl Grate gezielt entfernen, die an den Trennebenen der Spritzgusswerkzeuge entstehen als auch so genannte, flächige «Schwimmhäute».

In Kürze
Die Weber Ultrasonics AG entwickelt, produziert und vermarktet Lösungen und Komponenten für die industrielle Nutzung der Ultraschalltechnologie. Ihr Geschäftsfeld konzentriert sich auf das Reinigen, Schweissen und Schneiden mit Ultraschall und schliesst weitere spezielle Anwendungsformen ein. Das familiengeführte mittelständische Unternehmen ist nach DIN EN ISO 9001 zertifiziert und wurde bereits mehrfach für eine vorbildliche Unternehmensführung ausgezeichnet. Es beschäftigt weltweit über 130 Mitarbeiter. Zur Weber Ultrasonics AG gehören Tochterunternehmen in den USA und Asien sowie die Weber Entec GmbH & Co. KG mit Sitz in Waldbronn (D), die auf ultraschallbasierte Anlagentechnik für Biogas- und Kläranlagen spezialisiert ist.

Weber Ultrasonics AG
D-76307 Karlsbad
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