Spanende Fertigung Bedienerlose dritte Schicht

Automatisierte Bearbeitungszentren steigern Produktivität der Gehäusefertigung.

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Leistungsfähige, hochautomatisierte Werkzeugmaschinen, die eine gleichbleibend hohe Qualität erzeugen, sind ein wesentlicher Teil der Wettbewerbsstrategie der Hoffmann Fördertechnik, Hersteller von Elektrokettenzügen, im sächsischen Wurzen. Für die automatische Bearbeitung von Gehäuserohteilen für die neuen Elektrokettenzüge für Lasten bis 25 t musste die Fertigungskapazität um ein leistungsfähiges Bearbeitungszentrum erweitert werden. Geordert wurde ein horizontales Bearbeitungszentrum HEC 500 D XXL (Bild 1) mit Palettenspeicher von Starrag-Heckert, nicht zuletzt auch deswegen, weil bereits zwei Bearbeitungszentren CKW 400 D des Chemnitzer Werkzeugmaschinenherstellers problemlos rund um die Uhr zur vollen Zufriedenheit arbeiten, sowohl hinsichtlich der Automation und Bearbeitungsqualität als auch der Verfügbarkeit und des Services. Ein Maschinenbediener und ein Helfer für die Spannaufgaben betreuen in zwei Schichten insgesamt sechs Maschinen. Die Maschinen sind in der Lage, in der dritten Schicht bedienerlos zu fahren. In dieses Konzept fügt sich das neue Starrag-Heckert-Bearbeitungszentrum ein. Es bietet für die Bearbeitung der aus Aluminiumguss bestehenden Gehäuseteile der neuen 25-t-Elektrokettenzüge einen größeren Arbeitsraum. Um die Fertigungskosten möglichst niedrig zu halten, werden kurze Bearbeitungszeiten der einzelnen Werkstücke und möglichst lange Palettenlaufzeiten angestrebt. Dazu bietet der große Arbeitsraum des Bearbeitungszentrums HEC 500 D XXL mit einem Störkreisdurchmesser von 1000 mm beste Voraussetzungen. Die Maschine steht nicht nur zur Bearbeitung der großen, sondern auch der kleineren Gehäuseteile zur Verfügung. Je nach Teilegröße sind dann Mehrfachaufspannungen auf einer Maschinenpalette von maximal acht Werkstücken möglich. 37-kW-Antriebsspindelfür AluminiumbearbeitungDie Produktivität wird auch von der Spindelleistung bestimmt. In der Standardausführung besitzt das Bearbeitungszentrum einen 60-kW-Hauptantrieb, der Drehzahlen bis 24?000 min?1 bietet. Hoffmann wählte die Option einer 37-kW-Antriebsspindel, weil sie für die Bearbeitung von Aluminiumteilen ein ausreichend hohes Drehmoment auch bei reduzierten Drehzahlen, wie sie zur genauen Herstellung von Passungen üblich sind, bietet. Die für die Passungen erforderliche Fertigungstoleranz von IT-5 schafft die Maschine spielend, weil sie insgesamt für höhere Genauigkeiten ausgelegt ist. Wichtiger ist das Maß der Strichabweichung. Zulässig ist eine Toleranz von 0,01 mm auf einer Länge von 200 mm. Auch diese Forderung erfüllt die Maschine. Unabdingbar sind die­se hohen Fertigungsgenauigkeiten, weil es einen Zusammenhang zwischen der Fertigungsgenauigkeit und der Geräuschemission der Hebezeuge gibt. Zum neuen Maschinenkonzept gehört ein Maschinenbett aus Grauguss, das Schwingungen besser absorbiert, sowie die verstärkte Bettbahnführung des Z-Schlittens. Die Z-Achse wird von zwei Kugelrollspindeln angetrieben. Das erhöht die Positioniergenauigkeit der Z-Achse. Der Rundspeicher bietet Platz für insgesamt sechs Paletten (Bild 2). Wenn man davon ausgeht, dass sich eine Palette im Arbeitsraum der Maschine befindet und eine in der Auf- und Abspannstation (Bild 3), sind im Maschinensystem insgesamt acht Maschinenpaletten. Die Palettenlaufzeiten liegen zwischen30 min und zwei Stunden. Bei einer optimalen Fertigungsorganisation entsprechend der zu bearbeitenden Fertigungsaufträge kann man auf diese acht Paletten eine genügende Anzahl von Werkstücken aufspannen, so dass die Maschine für eine komplette Schicht ausgelastet ist. Entsprechende Vorrichtungen auf Paletten nehmen ein Werkstück oder maximal acht Werkstücke auf. Die Paletten können manuell oder hydraulisch gespannt werden. Das Bearbeitungszentrum ist mit vier manuell zu spannenden und vier hydraulisch zu spannenden Paletten ausgerüstet. Außer der Zerspanleistung bestimmt die tatsächliche Werkzeugeingriffszeit die Produktivität einer Maschine. Es gilt also, Maschinenstillstandszeiten und Nebenzeiten zu reduzieren. So bietet das Horizontal-Bearbeitungszentrum HEC 500 D XXL standardmäßig Eilganggeschwindigkeiten von 60 m/min in allen Linearachsen, auch bei einer maximalen Palettenzuladung von 800 kg. Option sind Eilganggeschwindigkeiten bis 100 m/min und Beschleunigungen bis 1 g. Der hydraulische Drehwechsler führt den Palettenwechsel in 9,5 s durch, mit einer Umschlaggenauigkeit, die weit unter der benötig-ten Toleranzgrenze von 0,03 mm liegt. Für die hohe Produktivität sorgen nicht zuletzt äußerst kurze Span-zu-Span-Zeiten, die bei Eilganggeschwindigkeiten von 60 m/min und Werkzeugen mit einem Gewicht bis 10 kg kurze 3,5 s betragen. Bei Eilganggeschwindigkeiten von 100 m/min, Beschleunigungen bis 1 g und einem Werkzeuggewicht von 3 kg beträgt die Span-zu-Span-Zeit 2,2 s. Ausgerüstet ist das Bearbeitungszentrum mit einem Reihenkettenmagazin. Ein Grundrahmen trägt zwei Zahnriemenmagazine mit 80 HSK-63-Werkzeugen (Standard sind 60). HSK-63-Werkzeughalter deshalb, weil diese Werkzeuge mit denen der CWK-400-D-Bearbeitungszentren ausgetauscht werden können. Beide Werkzeugmagazine können unabhängig voneinander durch ein Fenster von außen bedient werden. Man kann zu jeder Zeit Werkzeuge manuell auswechseln, ohne den Fertigungsprozess zu stören. Diese beiden Werkzeugketten werden von einem auf kurzer Strecke verfahrbaren Werkzeugwechsler bedient, der die benötigten Werkzeuge in die dritte Werkzeugkette einlegt (Bild 4). Diese dritte Werkzeugkette, die ebenfalls 80 Werkzeuge speichert, stellt das benötigte Werkzeug dem Werkzeugwechsler (Bild 5), der das Werkzeug dann der Spindel übergibt, auf schnellstem Wege zur Verfügung. Ist das Werkzeug an die Spindel übergeben, kann das Folgewerkzeug durch die Kettenbewegung der dritten Werkzeugkette sofort dem Werkzeugwechsler übergeben werden. Auf diese Weise hat sich die Zeit für das Werkzeughandling im neuen Reihenkettenmagazin, das insgesamt Platz für maximal 240 Werkzeuge bietet, auf etwa 50% reduziert. MM