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Werkzeugmaschinen

Zulieferer brauchen flexible und automatisierte Werkzeugmaschinen

| Autor/ Redakteur: Lothar Handge / Bernhard Kuttkat

Speziell von Zulieferern wird ein Spagat zwischen hoher Fertigungsqualität und -genauigkeit, minimierten Kosten und großer Flexibilität gefordert. Voraussetzung, solche Ansprüche erfüllen zu könenn, sind vor allem Werkzeugmaschinen, die hohe Flexibilität, Produktivität und Prozesssicherheit miteinander verbinden.

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Palettenwechselsysteme und Zusatzmagazine erhöhen die Bearbeitungskapazität von Bearbeitungszentren und ermöglichen vor allen Dingen lange Maschinenlaufzeiten. Bild: Hermle
Palettenwechselsysteme und Zusatzmagazine erhöhen die Bearbeitungskapazität von Bearbeitungszentren und ermöglichen vor allen Dingen lange Maschinenlaufzeiten. Bild: Hermle
( Archiv: Vogel Business Media )

Ein hohes Maß an Flexibilität in der Fertigung bei steigender Produktivität, das sind die Merkmale, die Fertigungssysteme heute bewältigen müssen. Mehr denn je ist die Automation auch bei kleinen und mittleren Stückzahlen gefragt.

Zusätzliche Ausbaustufen machen Werkzeugmaschinen produktiver

Um die Werkzeugmaschinen noch produktiver arbeiten zu lassen, bieten die Hersteller zusätzliche Ausbaustufen an. Dazu gehören automatische Palettenwechsler, Fertigungszellen mit Vier- oder Achtfach-Palettenspeicher oder auch Systeme mit Paletten- und Werkstück-Handling mittels Portallader oder Roboter.

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Ihren Innovations- und Technologievorsprung weiter ausbauen konnte die Gildemeister AG, so Dr. Rüdiger Kapitza, Vorsitzender des Vorstandes, in seiner Rede zur Bilanz-Pressekonferenz Ende März in Bielefeld. Im Geschäftsjahr 2006 präsentierte man 13 Neuentwicklungen auf 67 nationalen und internationalen Messen und Ausstellungen. Ein besonderes Highlight war laut Kapitza „die DMG Virtual Machine, mit der erstmals ein System zur ganzheitlichen Simulation von Maschine, Steuerungsverhalten und Werkstückbearbeitung zur Verfügung steht“.

Werkzeugmaschinenhersteller 2007 im Bann der EMO

Das Jahr 2007 steht für Gildemeister im Zeichen der EMO – sie biete ein ideales Forum, alle Innovationen und nahezu das gesamte Produktprogramm zu präsentieren. Kapitza weiter: „Unsere starke Innovationsorientierung wollen wir erneut mit 17 Neuentwicklungen unter Beweis stellen. Zudem werden wir unsere Dienstleistungsorientierung als Full-Service-Supplier stärker ausbauen und unsere ‚Advanced Technologies‘ erweitern.“ Gildemeister will nicht nur mit der Ultrasonic- und Lasertechnik auftreten, sondenrn auch verstärkt als Komponentenlieferant im Bereich der alternativen Energien.

Die von Kapitza angesprochene DMG Virtual Machine integriert Geometrie, Kinematik und Dynamik realer Werkzeugmaschinen sowie Funktionalitäten von CNC und PLC als elementare Basis einer durchgängigen virtuellen Prozesskette in allen Technologiebereichen.

Den entscheidenden Unterschied zu anderen Simulations- und Visualisierungssystemen charakterisiert Rudolf Hahn, Leiter der Steuerungs- und Software-Entwicklung im Gildemeister-Konzern, so: „Wir arbeiten nicht mit modellierten Maschinendaten, sondern wir zerspanen in einer grafisch perfekten virtuellen 3D-Maschinenumgebung, die in Konfiguration sowie Funktionalität jeweils zu 100% dem Stand der ausgelieferten Werkzeugmaschine entspricht!“ Schon zur EMO sollen laut Hahn ganze Baureihen aus dem DMG-Produktprogramm ihr virtuelles Pendant bekommen haben.

5-Achs-Werkzeugmaschinen mit Gabelfräskopf

Bei der Dörries Scharmann Technologie (DST) GmbH, Mönchengladbach, sieht man die bislang im High-Speed-Cutting üblichen 5-Achs-Maschinen mit Gabelfräskopf bei den Faktoren Tempo und Dynamik als ausgereizt an. Ausgerüstet mit dem innovativen Bearbeitungskopf Sprint Z3 können neue Anforderungen erfüllt werden – mit kompletter Bewegungsfreiheit des Bearbeitungskopfes und ohne Schleifringe oder Drehdurchführungen.

Auf der EMO präsentiert Dörries Scharmann Technologie unter anderem das neue High-Performance-Bearbeitungszentrum Ecospeed F HT.

Werkzeugwechselsystem ist modular aufgebaut

Zur Produktivitätssteigerung über reduzierte Nebenzeiten präsentierte DST im April 2007 ein automatisiertes Werkzeug-Wechselsystem für anspruchsvolle und komplexe Anwendungen. Der Wero, ein modulares Werkzeugmagazin mit Roboter, nimmt bis zu 370 Werkzeuge mit einem Gewicht von jeweils maximal 40 kg auf. Die Werkzeuglänge kann bis zu 800 mm betragen, der Durchmesser 300 mm und bei Brückenwerkzeugen 500 mm.

Entscheidend ist, dass alle Vorbereitungszeiten parallel zur Hauptzeit stattfinden. Lediglich das direkte Einführen des Werkzeuges in die Aufnahme oder dessen Entnahme unterbricht den Zerspanungsprozess für weniger als 10 s. Verwenden lässt sich Wero sowohl bei der Schwerzerspanung als auch beim Hochgeschwindigkeitszerspanen von Aluminium.

Hermle bietet neue Möglichkeiten zum hauptzeitparallelen Rüsten

Neue Wege beim hauptzeitparallelen Rüsten ihrer hochdynamischen Drei-, Vier- und vor allen Dingen Fünf-Achs-Maschinen beschreitet die Maschinenfabrik Berthold Hermle AG, Gosheim, mit Palettenwechselsystemen in mehreren Baugrößen. Rund ein Jahr nach Vorstellung des neuen Großbearbeitungszentrums C 50 U dynamic im April 2006 folgt nun die Automatisierung mit dem neuen Palettenwechselsystem PW 2000 und drei unterschiedlichen Werkzeugzusatzmagazinen.

Adaptiert, wie alle Palettenwechselsysteme von Hermle, wird das System als komplette Einheit frontal vor die C 50 U dynamic. Das Palettenwechselsystem PW 2000 wurde speziell für die C 50 U dynamic konzipiert und kann Transportgewichte von bis zu 2000 kg pro Seite inklusive Palette handhaben.

Das System besteht aus einer NC-gesteuerten Fahreinheit und einer Dreheinheit mit Doppelgreifer. Die großzügig dimensionierten Zugangstüren (frontal und seitlich) ermöglichen dem Maschinenbediener den ergonomischen Zugang zum Arbeitsraum und zum Rüstplatz der Maschine.

Die Werkzeugzusatzmagazine werden an die Standardbeladestelle auf der Rückseite der Maschine adaptiert und bieten zusätzlich 41 oder 162 Werkzeugplätze bei der Schnittstelle SK 40/HSK A 63 oder zusätzlich 124 Werkzeugplätze bei der Schnittstelle SK 50/HSK A 100. Ein zusätzliches Bedienpult für die direkte Werkzeugdateneingabe befindet sich direkt an der Werkzeugbeladestelle, an der bis zu sechs Werkzeuge gleichzeitig be- oder entladen werden können. Die Zusatzmagazine erhöhen die Bearbeitungskapazität und ermöglichen vor allen Dingen lange Maschinenlaufzeiten bei automatisierten Anlagen. Eine eigene, in die Steuerung integrierte Werkzeugmanagementsoftware erleichtert dem Bediener die Werkzeugverwaltung. Im nächsten Schritt wird eine Speichereinheit für bis zu 21 Palettenplätze angeboten.

Box-in-Box-Konstruktion steigert die Dynamik von Mori Seikis Bearbeitungszentren

Wenig japanische Zurückhaltung lässt Mori Seiki bei der Beschreibung des neuen Bearbeitungszentrums NMH6300 DCG spüren. Nicht weniger als die „weltbeste Maschine mit 5-Achsen-Steuerung, die bei der Teilebearbeitung die ultimative Effizienz erzielt“, wird angekündigt. Bei der für die hochpräzise Hochgeschwindigkeitsbearbeitung ausgelegten Maschine will man mit dem Einsatz von drei DDM-Direktantriebs-Motoren in der Antriebsgeschwindigkeit und -genauigkeit weitere Verbesserungen erzielt haben.

Die Direktantriebe sollen nicht nur beispiellose Geschwindigkeit, Präzision und Effizienz ermöglichen, sondern sich auch durch Spielfreiheit auszeichnen. Die Grundstruktur der Maschine besteht aus der bekannten Box-in-Box-Konstruktion, die aus der NH-Serie, eines der Kernprodukte von Mori Seiki, entwickelt wurde. Weiter heißt es: „Die auf dem DCG-Antrieb basierende Box-in-Box-Konstruktion erzielt die schnellste Beschleunigung in ihrer Klasse sowie eine hochpräzise Bearbeitung, mit erheblich reduzierten Vibrationen der Werkzeugspitze.“

Zudem soll die Konstruktion der Maschine die besten Beschleunigungsleistungen in ihrer Klasse ermöglichen. Etwas zurückhaltender gibt sich die Werkzeugmaschinenfabrik Glauchau GmbH, die auf der SIT 2007 in Chemnitz Ende Februar das Bearbeitungszentrum Wotan vorstellte, das neue Wege der spanenden Fertigung eröffnen soll. Zusammen mit Vertretern der TU Chemnitz präsentierte man mittels eines virtuellen 3D-Modells das gesamte Spektrum an Gestaltungsmöglichkeiten des neuen Multitechnologycenters (MTC).

Werkzeugmaschinenfabrik Glauchau mit neuem Konzept für Bearbeitungszentrum

Das Bearbeitungszentrum basiert auf einem Maschinenkonzept, das von Ingenieuren der Werkzeugmaschinenfabrik Glauchau GmbH in Zusammenarbeit mit der TU Bergakademie Freiberg in den letzten Jahren gemeinsam entwickelt wurde. Geschäftsführer Heiner Kaltenberger weiter: „Im Gegensatz zu früher können Fertiger künftig ihre bei der Werkzeugmaschinenfabrik Glauchau gekaufte Schleifmaschine nachträglich in ein Bearbeitungszentrum umrüsten und so Fertigungsaufgaben in den Bereichen (Hart-)Drehen, (Hart-)Fräsen, (Hart-)Bohren, Gewindeschneiden, Reiben und Walzen realisieren. Auch zusätzliche Maschinenmodule (bestehend aus Maschinenbett und Bearbeitungsmodulen) können an die vorhandene Maschine angebaut werden, ohne Beeinträchtigung der Fertigungsgenauigkeit.“

Außer dem Vorteil des bedarfsgerechten Maschinenkaufs soll das Bearbeitungszentrum MTC in Wirtschaftlichkeitsfragen besonders durch niedrigste Fertigungszeiten und eine hohe Endgenauigkeit der herzustellenden Teile überzeugen. Diese liegt laut Hersteller im Mikrobereich.

Neue Strategie von ASML-Optics für die Bearbeitung

Die ASML-Optics-Gruppe in Richmond, Kalifornien/USA, ist ein hochspezialisierter Zuliefererbetrieb, der das Stammwerk von ASML in Veldhoven/Niederlande mit unterschiedlichen optischen Komponenten versorgt, die in eigenen Hightech-Systemen und Anlagen für die Halbleiterindustrie genutzt werden. Obwohl ASML bereits seit etlichen Jahren erfolgreich Glasmaterialien bearbeitet, strebte man eine höhere Produktivität an ohne Einschränkungen bei den sehr hohen Genauigkeitsanforderungen (Bauteiltoleranzen < 10 µm). ASML untersuchte zahlreiche Technologien, bevor man sich für eine Ultrasonic 50 und eine Ultrasonic 70-5 von Sauer/DMG entschied.

„Diese zwei Maschinen von DMG ermöglichen flexible Drei-Achs- bis Fünf-Achs-Simultanbearbeitungen, und das in beiden möglichen Betriebsarten, bei der Ultrasonic-Hartbearbeitung sowie beim konventionellen Fräsen“, urteilt ASML-Produktionsleiter Matthew White. Die hohe Komplexität bei der Zerodur-Bearbeitung verlangte nach einer neuen Bearbeitungsstrategie, um die Fertigungsstandards weiter verbessern zu können.

Bei ASML erkannte man die Vorzüge der Ultrasonic-Maschinen und findet laut White auch jetzt noch laufend neue Wege, sie zur Optimierung des Gesamtprozesses einzusetzen: „Diese Maschinen haben unsere Produktivität im direkten Vergleich zu den bisher genutzten Bearbeitungsverfahren deutlich gesteigert. Sauer beliefert uns außerdem mit speziellen Diamant-Werkzeugen, die wir zum Bearbeiten von Zerodur benötigen.“

Dreh-Fräs-Zentrum für große Bauteile

Der Maschinenbauer P. van der Wegen Gears B.V. ist auf die Herstellung großer, schwerer und präziser Teile spezialisiert. Im niederländischen Tilburg fertigen die Maschinenbauexperten Einzelteile wie Zahnräder, Wellen oder Sonderbauteile, die zum großen Teil komplett bearbeitet werden. Präzisionsfertigung im µm-Bereich von Werkstücken bis zu 16 m Durchmesser prägt das Bild in den klimatisierten Werkshallen.

Dafür wurde im Mai 2006 ein Vertikal-Dreh-Bearbeitungszentrum der Dörries Scharmann Technologie GmbH (DST) in Betrieb genommen. „Mit der Genauigkeit und Produktivität der VC 4000/350 MC sind wir sehr zufrieden“, betont Dirk van der Wegen, technischer Geschäftsführer und Mitinhaber des Unternehmens.

Großen Wert legt Dirk van der Wegen auch auf die Komplettbearbeitung. Deshalb ist das Dreh-Fräszentrum mit einem Winkelkopf zum Fräsen und Bohren ausgestattet. Seine 10 mm Verstellung in der horizontalen Y-Achse erlauben aus der Mitte versetzte Zerspanungsarbeiten. Eine horizontale und eine vertikale Schleifspindel erzeugen höchste Oberflächengüten.

Positiv sehen die Holländer auch die Komplettausstattung der Maschine. Mit über 30 Plätzen nimmt das Tellermagazin unter anderem Capto-C6-Drehwerkzeuge auf. Zum Messen der Werkzeuge und Werkstücke ist ein Renishaw-System integriert. Die Führung und Überwachung aller Programme und Arbeitsprozesse führt die Siemens-Steuerung Sinumerik 840D aus. MM

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