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Fräs-Dreh-Maschine

Automatisierte Produktion von 400 Werkstückvarianten

| Autor/ Redakteur: Sascha Dietze / Victoria Sonnenberg

Einem bekannten Spannmittelhersteller gelang mit einer automatisierten 5-Achs-Technik und Fräs-Dreh-Performance ein zukunftsweisender Paradigmenwechsel. So konnte beispielsweise mit einer Fräs-Dreh-Maschine die Durchlaufzeit bei der Herstellung von Sonderspannbacken in einem Durchgang halbiert werden.

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Mit der DMC 80 FD Duo- block wird eine 50 % kürzere Durchlaufzeit bei Sonderspannbacken durch Fräs-Dreh-Technik erreicht.
Mit der DMC 80 FD Duo- block wird eine 50 % kürzere Durchlaufzeit bei Sonderspannbacken durch Fräs-Dreh-Technik erreicht.
(Bild: DMG Mori)

Der Pionier hat den Mut, neue Wege zu gehen“, lautet ein Zitat von Heinz-Dieter Schunk, geschäftsführender Gesellschafter von Schunk, dem Hersteller von Greifsystemen und Spanntechnik mit Hauptsitz in Lauffen am Neckar. Mit 11.000 Produkten bietet das Unternehmen das weltweit größte Greifsystem- und Spanntechniksortiment sowie das breiteste Programm an Standardgreifkomponenten. Diese Vielfalt in den Produkten fordert Flexibilität in den Prozessen.

Genau in diesem Punkt drohte die sequenzielle Fertigung an ihre produktive und wirtschaftliche Grenze zu stoßen. Allein das Fräsen in der Weichbearbeitung erfolgte in bis zu vier Aufspannungen. Lange Rüst- und Liegezeiten waren die Folge. Johannes Ketterer, Geschäftsbereichsleiter der Spanntechnik im Werk Lauffen, suchte mit seinem Team deshalb nach neuen Produktionskonzepten.

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Automatisierte Produktion von 400 Werkstückvarianten

Ein Ziel war es, alle 400 Spannbackenvarianten in Losgrößen von 20 bis 80 Stück auf nur einem Bearbeitungszentrum in großen Spanntürmen zu fertigen. Um die Maschinenlaufzeit zu maximieren, sollte ein Palettenspeichersystem angeschlossen werden. Das 5-Achs-Bearbeitungszentrum DMC 125 U Duoblock mit Palettenwechsler von DMG Mori erwies sich hierfür als die passende Maschine.

100 % hauptzeitparalleles Rüsten dank einzigartigem Radmagazin

Der große kubische Arbeitsraum der DMC 125 U Duoblock ermöglicht Werkstückabmessungen von  1250 mm (Durchmesser) × 1600 mm und ist deshalb prädestiniert für den Einsatz hoher Spanntürme. Die maximale Beladung der Maschinenpaletten wurde wegen der schweren Spannvorrichtungen in Sonderausführung konstruiert und damit von standardmäßig 2000 kg auf 2500 kg erhöht. Aufgrund der hohen Werkstückvielfalt sowie des Einsatzes von Schwesterwerkzeugen kommt ein Radmagazin mit 243 Plätzen zum Einsatz.

Schunk bietet mit 11.000 Produkten das weltweit größte Greifsystem- und Spanntechniksortiment sowie das breiteste Programm an Standardgreifkomponenten.
Schunk bietet mit 11.000 Produkten das weltweit größte Greifsystem- und Spanntechniksortiment sowie das breiteste Programm an Standardgreifkomponenten.
(Bild: DMG Mori)

Das Magazin ist zum einen extrem platzsparend. Zum anderen ermöglicht es haupt- und nebenzeitenparalleles Rüsten. „Am Markt findet man in der von uns benötigten Ausbaustufe fast ausschließlich groß bauende Kettenmagazine. Da ist das kompakte und extrem schnelle Radmagazin von DMG Mori quasi einzigartig“, so Ketterer.

Das Palettensystem mit zwei Rüststationen bietet Platz für insgesamt 16 Maschinenpaletten. Gefertigt wird auf großen horizontalen Spanntürmen mit jeweils bis zu 36 Spannstellen, welche mit Tandem- Kraftspannblöcken von Schunk ausgestattet sind.

Auf diese Kraftspannblöcke werden Schnellwechseleinsätze konstruiert, die völlig ohne Schrauben auskommen und über Kugelsperrbolzen oder über Magnet ein- und ausgewechselt werden können. Das Ergebnis: Ein Spannturm mit bis zu 36 Spannstellen kann in weniger als 15 Minuten von einem Bauteil auf das andere umgerüstet werden.

97 % Maschinenauslastung im 24-Stunden-Betrieb

Auch der Bearbeitungsprozess ist auf höchste Laufzeit ausgelegt. Auf das Antasten der Nullpunkte wird verzichtet, was höchste Präzision von Maschine und Spannmittel erfordert. Die DMC 125 U Duoblock mit erhöhter Genauigkeit verfügt über einen komplett gekühlten Vorschubantrieb, Kühlmitteltemperierung und Thermoshield zur Vermeidung von Zugluft. Damit ist die Maschine fast vollständig von den Umgebungsbedingungen entkoppelt. Das Ergebnis ist eine Positioniergenauigkeit von < 5 µm in X/Y/Z.

Das Rüsten sowie das Be- und Entladen der Paletten im Turmspeicher erfolgt hauptzeitparallel. „An guten Tagen wird bei einer Maschinenlaufzeit von 24 Stunden ein Auslastungsgrad von 97 % erreicht – und das bei extremer Variantenvielfalt“, unterstreicht Johannes Ketterer.

Neben den 1200 Standardspannbacken gibt es auch zahlreiche kundenspezifische Sonderanfertigungen, wovon etwa 25 % eine Drehoperation erfordern. Bislang wurde diese nach den verschiedenen Fräsbearbeitungen auf einer Drehmaschine ausgeführt. Um künftig schneller und flexibler auf Kundenwünsche reagieren zu können, entschied man sich mit der DMC 80 FD Duoblock von DMG Mori für die erste Fräs-Dreh-Maschine im Hause Schunk.

Auf dem 5-Achs-Fräs-Dreh-Bearbeitungszentrum werden nun Sonderspannbacken in Losgrößen von drei bis zwölf Stück komplett bearbeitet. Das Vero-S-Nullpunkt-Spannsystem von Schunk wurde für den Einsatz auf einer Fräs-Dreh-Maschine adaptiert und auf den FD-Tisch aufgesetzt. Johannes Ketterer ist begeistert von der Steifigkeit des Duoblock-Konzepts: „Die Steifigkeit der Maschine erlaubt selbst Drehen im unterbrochenen Schnitt. Mittlerweile wird zunehmend hart gedreht und gefräst, was ganze Prozessschritte und damit Liegezeiten erspart.“ Um auch die Rüstzeit optimieren zu können, wurde eine digitale Prozesskette implementiert. In der Arbeitsvorbereitung werden die Fertigungsprogramme erstellt, simuliert und die Aufspannsituation definiert. „Insgesamt konnte die Durchlaufzeit so mehr als halbiert werden“, schätzt Johannes Ketterer.

Mit den Ergebnissen zeigt man sich bei Schunk rundum zufrieden. In beiden Fällen konnte die Anzahl an Aufspannungen reduziert werden, was sich neben kürzeren Durchlaufzeiten auch in einer höheren Genauigkeit widerspiegelt. Dank der perfekten Synergie aus DMG-Mori-Maschine und Schunk-Spannmitteln kann teilweise sogar auf ganze Prozessschritte verzichtet werden. MM

* Sascha Dietze ist Redakteur bei der Pressgate GmbH in 50668 Köln. Weitere Informationen: Stine Meyer, Leader Technical Communication bei der DMG Mori Global Marketing GmbH in 80807 München, Tel. (0 89) 2 48 83 59 60, stine.meyer@dmgmori.com

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