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Steuerungen

Hohe Genauigkeit bei hohen Geschwindigkeiten

| Autor / Redakteur: Frank Muthmann / Reinhold Schäfer

Um Maschinen präzise betreiben zu können, benötigt man auch eine entsprechend auf die Maschine abgestimmte Steuerung.
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Um Maschinen präzise betreiben zu können, benötigt man auch eine entsprechend auf die Maschine abgestimmte Steuerung. (Bild: Heidenhain/Expert)

Um auch bei hohen Geschwindigkeiten besonders genau fräsen zu können, benötigt man nicht nur eine präzise Maschine. Auch die Steuerung trägt ihren Teil dazu bei, dass die für den Massivumform-​prozess benötigten Werkzeuge so genau gefertigt werden, dass damit beim Umformen hohe Oberflächengüten erzielt werden.

Im Automobilbau entstehen die kraftübertragenden Bauteile – wie Kurbelwellen oder Getriebeteile – meist aus massivumgeformten Rohteilen. Durch Verfahren wie das Gesenkschmieden oder Fließpressen gewinnen sie an Zähigkeit und Festigkeit, um hohe dynamische Belastungen aufnehmen zu können. Durch den Trend zum Leichtbau steigt dort die Bedeutung der Massivumformung stark. Doch die Massivumformung stellt auch hohe Anforderungen an die Maschine hinsichtlich Genauigkeit und Oberflächengüte. „Hohe Genauigkeit bei hohen Geschwindigkeiten ist unsere größte Herausforderung“, sagt Manfred Donderer, Leiter HSC-Fräsen im Hirschvogel-Werkzeugbau. Bei den formabbildenden Werkzeugen aus gehärteten Werkzeugstählen steigen die Anforderungen stetig, denn sie sind beim Umformen hohen Temperaturen bis knapp 1200 °C ausgesetzt, müssen schlagartige Belastungen aushalten und dabei die Form exakt abbilden. Oberflächenfehler sind da nicht erlaubt.

Hohe Geschwindigkeiten sind eine Herausforderung

Der Werkzeugbau bei Hirschvogel setzt beim High-Speed-Cutting-(HSC-)Fräsen auf die HSM-Bearbeitungszentren von GF Machining Solutions, die sich durch hohe Steifigkeit bei großer Dynamik auszeichnen. Gerade bei stetig zunehmenden Härten – bei Hirschvogel fräst man teilweise bis zu 66 HRC – erzielen diese Maschinen in Verbindung mit der genauen Bewegungsführung der TNC-Steuerung von Heidenhain ausgezeichnete Oberflächenqualitäten.

Fast in jedem Fahrzeug sind Teile von Hirschvogel

Die Hirschvogel Automotive Group ist einer der größten Automobilzulieferer mit Standorten in der ganzen Welt. Die eigene Entwicklung optimiert jedes Teil – in Bezug auf Funktion, Festigkeit und Größe. Große Erfahrung in den Massivumformverfahren macht es Hirschvogel leicht, neue Entwicklungen zu berücksichtigen und die Verfahren kombiniert einzusetzen. Damit gelingt es Hirschvogel-Bauteile in großer Stückzahl wirtschaftlich herzustellen. Beim Thema Leichtbau bieten die Umformverfahren – entsprechendes Bauteildesign vorausgesetzt – große Einsparpotenziale beim Gewicht.

Die Qualität der Gesenke bestimmt die Werkstückgüte

„Wir setzen beim Fräsen durchgängig Heidenhain-Steuerungen ein“, erläutert Ralph Schramme, Fertigungsleiter des Werkzeugbaus. „Damit sind wir sehr flexibel.“ Mitarbeiter wechseln die Maschine oder ein Auftrag wechselt die Maschine: Mit immer der gleichen Steuerung geht das ganz einfach. Die TNC ist dabei überall genau und – je nach Bearbeitungsaufgabe – besonders schnell.

Denn Hirschvogel nutzt das Operator Support System (OSS), eine Funktion, die GF Machining Solutions als Erweiterung des Heidenhain-Zyklus 32 anbietet. Damit stellt der Maschinenbediener das dynamische Maschinenverhalten so ein, wie er es braucht: genauer oder schneller. Dabei werden die Funktionen CTC und AVD aus dem Funktionspaket Dynamic Precision von Heidenhain angesprochen, die die dynamischen Abweichungen der Maschine reduzieren.

Kleine Losgrößen mit kurzer Durchlaufzeit sind typisch

Im Hirschvogel-Werkzeugbau sind Losgrößen von 1 bis 10 typisch – und eine Herausforderung. Denn Kosten- und Termindruck erfordern es, Rüstzeiten zu minimieren. Georg Gebler, Leiter des Werkzeugbaus von Hirschvogel, erklärt: „Bei uns muss ein Werkzeugneuteil in zwei bis fünf Wochen fertig sein, das heißt, dass wir unsere Durchlaufzeiten stark verkürzen mussten.“ Dazu tragen die Palettenwechselsysteme von GF Machining Solutions bei. Diese kompakte und integrierte Automationslösung erlaubt es den Maschinenbedienern, die nächsten Aufträge außerhalb der Maschine in Nullpunkt-Spannsystemen zu fixieren. Bis zu 20 Werkstücke fasst der Palettenwechsler – ein eigener Zugang macht das Beladen leicht. Die Verwaltung übernimmt die TNC-Steuerung von Heidenhain gewohnt bedienerfreundlich. Der Maschinenbediener behält ganz komfortabel über Tabellenansichten die Übersicht über die abzuarbeitenden Aufträge.

Mannlose Schichten zu füllen, ist für Hirschvogel schwierig, weil die typischen Bearbeitungen keine langen Zeiträume beanspruchen. Die Lösung brachte die Idee, das Schichtsystem auf zwei Schichten umzustellen, die jeweils vier Stunden auseinanderliegen: von 6 Uhr bis 14 Uhr und von 18 Uhr bis 2 Uhr. „Die mannlosen vier Stunden können wir mit den Palettenwechslern gut auslasten und die großen Aufträge heben wir uns fürs Wochenende auf“, erzählt Donderer.

Maschinenhersteller wird aktiv unterstützt

„Wir fühlen uns sehr gut betreut durch GF, sie gehen voll auf unsere Bedürfnisse ein“, lobt Schramme die gute Zusammenarbeit mit den Schweizer Maschinenbauern. Kundenspezifische Lösungen sind auch deshalb möglich, weil der Steuerungshersteller Heidenhain gerne mitmacht, den Maschinenhersteller aktiv zu unterstützen. So wurde für den Werkzeugbau von Hirschvogel mit Cycledesign – einer Software von Heidenhain, die es zulässt, Zyklenstrukturen zu erstellen – ein eigener Sonderzyklus zur Verfahrbereichs-Einschränkung geschaffen. Auf Wunsch kann sogar ein eigener Softkey dazu definiert werden. MM

* Frank Muthmann ist Mitarbeiter bei der Dr. Johannes Heidenhain GmbH in 83301 Traunreut

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