Kunst- en vliegwerk is nu starten en gaan

Onbemand 5-assig bewerken binnen nauwkeurigheidstoleranties van 5 μm. Dat is een hele uitdaging, maar Van den Broek Precision & Tooling in Bergeijk durft het aan op het nieuwe GF Mikron Mill S 600 U bewerkingscentrum met geïntegreerde palletwisselaar. Directeur Johan van den Broek en bedrijfsleider Chris van Gool durven zelfs al te denken aan de volgende uitdaging: 5-assig simultaan frezen.

Van den Broek is van oorsprong een gereedschapmakerij. Johan van den Broek en zijn zus Mieke van Vonderen-Van den Broek hebben het bedrijf in 2003 overgenomen van hun vader. Op dat moment produceerde Van den Broek nog enkel stempels en matrijzen en kleine onderdelen voor de semiconductor-industrie.

Roer omgegooid
Maar sinds China vanaf 2005-2006 opkwam met matrijzen maken, is het roer omgegooid. De Brabantse toeleverancier focust zich nu op high-end machineonderdelen, met in het bijzonder ook delen voor Grade 1 en Grade 2. Deze worden geproduceerd in opdracht van klanten die submodules maken voor OEM’ers zoals chipmachinebouwer ASML en ThermoFisher (voorheen FEI, producent van elektronische microscopen). Al deze onderdelen voldoen aan extreme nauwkeurigheidseisen (“toleranties van 5 μm zijn hier normaal”) en ook aan hoge reinheidseisen. Na behandeling door gespecialiseerde vacuümcleaners (en soms nog RGA-metingen) gaan ze direct door naar de cleanrooms. Uiteraard produceert Van den Broek ook nog steeds onderdelen voor high-end spuitgietmatrijzen en zelfs complete spuitgietmatrijzen.

Geklimatiseerde werkplaats
De omschakeling is gepaard gegaan met diverse veranderingen. De term gereedschapmakerij dekte de lading niet meer. Daarom is de naam gewijzigd in Van den Broek Precision & Tooling. Vorig jaar is het bedrijfspand verbouwd en uitgebreid tot 1000 vierkante meter productieruimte. De werkplaats is volledig geklimatiseerd zodat hier het hele jaar een constante temperatuur heerst. Ook is er een aparte meetruimte gemaakt. “We hebben alles in huis”, zegt Johan van den Broek. “Draadvonken, zinkvonken, slijpen, draaien en frezen. Zo kunnen we alles zelf maken en hoeven we zelden iets uit te besteden.” De veertien medewerkers hebben een hoog kennisniveau. “We krijgen de tekeningen in stepfile-formaat en daar kunnen we uitstekend mee overweg. Ook geven we vaak ondersteuning in de protofase om bijvoorbeeld te beoordelen of een product maakbaar is of zodanig is te ontwerpen dat het makkelijker is te produceren.”

Hoog nauwkeurige machine
Begin dit jaar is de GF Mikron Mill S 600 U machine gekocht. Van den Broek heeft zich daarbij intensief laten begeleiden door Gert Dijk van Dijk Consult om in het bezit te komen van een machine die 5-assig binnen 5 μm kan werken, thermostabiel kan blijven en kan frezen over een langere periode. Samen met Gert Dijk is een afnameprotocol gemaakt voor een proefproduct. Hier bleek GF Machining Solutions aan te kunnen voldoen. “We waren echt op zoek naar een hoognauwkeurige machine met automatisering”, zegt Chris van Gool. “Die hebben we gekregen met deze Mikron. Het is een compleet uitgeruste machine met alle mogelijke opties.”

De machine is volledig thermisch ingeregeld.

Automatisering
De GF Mikron Mill S 600 U met geïntegreerde palletwisselaar met zeven posities (palletopnames van 320×320 mm) is een instapmodel qua automatisering. Het is een betaalbare oplossing om te leren automatiseren. De machine is volledig thermisch ingeregeld. Hij heeft een gesloten portaalconstructie uit polymeerbeton met koeling door het frame. Om naast (gehard) staal ook aluminium te kunnen frezen, is ervoor gekozen de machine te voorzien van zowel minimaalsmering als koelemulsie. Voor de koelemulsie is er een reservoir van 950 liter, uitgerust met een extra koeler voor een constante temperatuur.

Optisch meten gereedschappen
De 36.000 toeren spil is afkomstig uit Mikrons eigen spindelfabriek StepTec, waar spindels worden gebouwd op hoge nauwkeurigheid. Als extra zit bovendien een Brankamp-systeem op de machine: dit meet de trillingen van de spindel. Als de frees (te) bot wordt of een botsing dreigt dan schakelt dit systeem de machine uit. In de wisselaar passen 170 gereedschappen. Een mooi aantal, maar Van den Broek zou er nu al veel meer willen hebben voor nog meer efficiencywinst. Gekozen is voor het optisch meten van de gereedschappen: een frees wordt door een camerasysteem ingemeten en nauwkeurig weggeschreven in de gereedschappentabel. Zo kunnen frezen van 0,2 tot maximaal 12 mm worden ingemeten. Vermeldenswaard is tot slot de voorziening Econowatt: deze haalt de machine ’s morgens om 6.00 uur uit de slaapstand door de opwarmcyclus te starten. Zo kan de operator om 7.00 uur beginnen met een warme machine.

De Mikron met geïntegreerde palletwisselaar met zeven posities (palletopnames van 320×320 mm) is een betaalbare oplossing om te leren automatiseren.

Op hoge snelheid nafrezen
Vier medewerkers van Van den Broek zijn een week lang geschoold in Zwitserland. Ze hebben uitleg gehad over programmeren, gereedschappen inmeten, de Heidenhain besturing en onderhoud. En nu zet Van den Broek de machine in voor het op hoge snelheid nafrezen van producten. Deze worden voorbewerkt op standaard CNC banken, daarna komt de Mikron in actie. Met zijn lineaire aandrijving – dus snelheid en dynamiek in combinatie met acceleratie – gaat ie snel door de werkstukken en hebben de gereedschappen een lange standtijd. “Het finishen gaat met deze machine veel sneller”, zegt Chris van Gool. “Slijp- en polijstwerk is weggevallen doordat deze machine veel beter presteert. Het gemak waarmee we sommige producten nu kunnen maken is groot. Vroeger was dat vaak kunst- en vliegwerk, nu is het starten en gaan, in de wetenschap dat de procesbeheersing uitstekend is.” Omdat het proces zo goed onder controle is, kan er ook worden geautomatiseerd dankzij de palletwisselaar. “We testen het programma overdag uit en ’s avonds starten we dan door. De machine freest, meet en corrigeert zichzelf.” Van den Broek doet nu soms nog te gemakkelijk werk op de Mikron. Er moet meer aanvoer komen van werk waarvoor de aanschaf is bedoeld: puur voor het nafrezen. Gekeken wordt daarom nu naar grotere automatische oplossingen met meer gereedschappen om meer onbemand in de voorbewerking te doen. Tegelijk dient zich ook al de volgende uitdaging aan bij de Mikron machine: 5-assig simultaan frezen. “De machine is hier zeker geschikt voor, maar we zullen daar wel ervaring mee moeten opdoen, in ieder geval willen we dat dan zelf kunnen programmeren.” Het geeft aan dat Van den Broek verder wil op de ingeslagen weg en zo wil groeien. Bij aankoop van de machine is dan ook al afgesproken dat de automatisering op termijn kan worden geruild tegen een geavanceerdere/flexibelere oplossing, bijvoorbeeld met een robot die twee machines kan bedienen.

Het proefproduct waarvoor een afnameprotocol was gemaakt. Hier bleek GF Machining Solutions aan te kunnen voldoen.

Laagland vertegenwoordigt Mikron
De Mikron freesmachines van GF Machining Solutions worden sinds het najaar van 2017 in Nederland exclusief vertegenwoordigd door Laagland. De leverancier van CNC-metaalbewerkingsmachines, spansystemen, verspanende gereedschappen en gereedschapbeheer-oplossingen kan hiermee ook op het gebied van frezen voldoen aan de vraag naar topmachines. Sales engineer Gerlof Vollema van Laagland noemt Mikron een prachtige uitdaging om mee aan de slag te gaan. “Het gekoelde frame is een bekend concept, maar Mikron weet dit nog steeds te verbeteren. Hierdoor worden hogere nauwkeurigheden, snelheden en betere verspaningscondities verkregen. Met de verspaningstests die we klanten aanbieden, kunnen we keer op keer overtuigen.”