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Bürstspanen steigert Flexibilität der Feinbearbeitung

08.01.2010
Bürstspanen eröffnet als Oberflächenfeinbearbeitungsverfahren wegen der großen Bandbreite verfügbarer Werkzeuge und Schleifstoffe erhebliches Potenzial für vielfältigste Anwendungsfälle. Dieses Fertigungsverfahren lässt sich gleichermaßen in der Klein- und Großserienfertigung nutzen.

Konventionelles Bürstspanen, das auch die Bezeichnung Nadelfräsen trägt, ist klassisch den Fertigungsverfahren mit geometrisch bestimmten Schneiden zuzuordnen. Dabei gelangt eine definierte Anzahl elastischer, metallischer Drahtstifte zum Einsatz, deren Enden als Schneiden dienen. Die Drahtstifte werden meist in Form rotierender Bürsten (Metallbürsten) eingesetzt. Im Gegensatz dazu setzt die innovative Technologie des Bürstspanens mit geometrisch unbestimmten Schneiden auf den Einsatz von Polymerborsten, die Träger eingelagerter Abrasivstoffe sind (Filamentbürsten).

Diese Menge an nicht exakt zu benennenden, sich im Eingriff befindenden Schleifpartikeln führt während der Bearbeitung durch den Kontakt mit der Werkstückoberfläche zu einem Materialabtrag, der sich je nach gefordertem Eigenschaftsprofil der zu fertigenden Oberfläche in einem großen Bereich gestalten lässt. Damit erhält man ein Fertigungsverfahren mit elastischem Werkzeug, das dem Schleifen ähnelt, jedoch auf kostenintensive, hochgenau abgerichtete und stoßempfindliche Schleifwerkzeuge verzichtet.

Bürstspanen als Finishingverfahren auf CNC-Dreh- und Fräsmaschinen

Bürstspanen mit Filamentbürsten ist auf konventionellen CNC-Dreh- oder -Bearbei-tungszentren als Finishingverfahren einsetzbar. Vielfach ermöglicht dies den Verzicht auf den Einsatz zusätzlicher Arbeitsstationen, beispielsweise zum Außenrundschleifen, verbunden mit dem Wegfall von Stationswechsel und den entsprechenden Rüst- und Nebenzeiten. Die breite Vielfalt unterschiedlicher einsetzbarer Filamente, Abrasivstoffe, Körnungen und Geometrien führt dabei zu einem in großem Maße variierbaren und gestaltbaren Werkzeug, das höchst flexibel an die Fertigungserfordernisse anpassbar und damit sehr variabel einsetzbar ist.

Je nach Art und Lage der zu bearbeitenden Werkstückgeometrie kann das Bürstspanen in unterschiedlichster Weise – beispielsweise auf Drehmaschinen als Außen-/Innenrundbearbeitung oder Stirnseitenbearbeitung – flexibel eingesetzt werden.

Das Bürstspanen ist in den vielfältigsten Einsatzbereichen sowohl zur ökonomischen als auch ökologischen Bearbeitung einer breiten Spanne unterschiedlicher Werkstoffe (von Metallen über Keramik bis hin zu Holz oder Textil ) sowie zur effizienten Realisierung definierter Feingestaltparameter anwendbar. Die Oberflächenfeinbearbeitung ohne Kühlschmiermittel macht das Verfahren aus ökonomischer und ökologischer Sicht interessant. Es ist damit für Bearbeitungsstationen mit Trockenbearbeitung geeignet.

Große Oberflächen sind in kurzer Zeit bearbeitbar

Die potenzielle Anwendungsspanne reicht vom gezielten Aufrauen von Oberflächen zur Fertigung optischer oder funktionaler Flächen über das Entgraten bis hin zur Feinbearbeitung bei sehr geringen Aufmaßen sowie zur gezielten Beeinflussung von Oberflächenstrukturen, beispielsweise gekreuzte Strukturen ähnlich dem Zylinderhonen.

Auf CNC-Bearbeitungszentren ist das Bürstspanen vor allem wegen der dadurch auf diesen Maschinen erreichbaren Rauheitskennwerte interessant. Dabei sind große Oberflächen in kurzer Zeit bearbeitbar.

Insbesondere für die Aufarbeitung interessant ist zusätzlich die Möglichkeit des me-chanischen Entfernens von Rost, Zunder oder Oberflächenverunreinigungen als Reinigungsschritt oder als Verfahren zur Oberflächenvorbehandlung.

Beispiele für die Anwendbarkeit des Bürstspanens gibt es genug. In der Motorenfertigung müssen unter anderem Zylinderkopf, Ventile, Kurbelgehäuse, Kurbelwelle spanend bearbeitet werden. Im Formenbau sind zum Beispiel gespante Oberflächen feinzubearbeiten.

Neben der Neuteilefertigung ist die Aufarbeitung beziehungsweise das Retrofitting ein äußerst interessanter Anwendungsfall. Die Aufarbeitung von Bauteilen dient zur Wiederherstellung des Neuzustandes gebrauchter Teile, wobei vielfach trennende Fertigungsverfahren auf Werkzeugmaschinen zum Einsatz gelangen. Dabei ist das Bürstspanen sowohl zur funktionellen als auch zur geometrischen Aufarbeitung sehr effizient einsetzbar, weil in vielen Fällen die Oberflächenfeingestalt verbessert werden muss. Ein Anwendungsbeispiel ist die Instandsetzung von Kurbelgehäusen, wo die Zylinderlaufbahnen mit Bürstwerkzeugen bearbeitet werden.

Bürstspanen – ein flexibles Fertigungsverfahren

Bürstspanen ist ein flexibles spanendes Fertigungsverfahren, das für einen möglichst produktiven Einsatz automatisiert angewendet werden muss. Dadurch können Einsatzfelder in der Klein- und Großserienfertigung erschlossen werden. Dafür sind die etablierten CNC einsetzbar. Die Erzeugung der Steuerungsprogramme erfolgt dabei möglichst effizient analog zu Dreh-, Fräs-, Bohrbearbeitungen mit entsprechenden CAD/CAM-Systemen.

Bernd Rosemann | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/zerspanungstechnik/articles/245075/

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