BMW nutzt erstes serientaugliches CFK-Bearbeitungszentrum

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Vertikale Bearbeitung und hohe Steifigkeit

Gemeinsame Voruntersuchungen mit den Endanwendern bei BMW zeigten, dass ein guter Teil des Fräserverschleißes nicht auf die Bearbeitung selbst, sondern auf einen Mahleffekt des Werkzeugs in den Spänen zurückzuführen ist. Für die Eima Beta S wurde deshalb von vornherein eine vertikale Anordnung der Werkstücke festgelegt. So fallen die Späne von der Bearbeitungsstelle sofort weg.

Bereits diese Maßnahme verbessert die Standzeit der Werkzeuge deutlich. Zusätzlich ist bei der CFK-Bearbeitung der Zusammenhang zwischen Vibrationsfestigkeit und Werkzeugbedarf besonders eng: Je steifer die Maschine ist, desto geringer verschleißen die Fräser! Und bei CFK gilt das in besonderem Maße.

Weil für die Großserienbearbeitung auch hohe Vorschübe, Beschleunigungen und Ruckwerte gefragt sind, wurde die Beta S als konsequent steife Fahrständermaschine mit kurzen Ausgleichswegen konzipiert. Mit Blick auf die Werkzeugökonomie wurden außerdem eine sehr leistungsfähige Spindel und – auf den ersten Blick – überdimensioniert wirkende HSK-63-Werkzeugaufnahmen integriert. Beide Systeme machen die Beta S steifer sowie vibrationsärmer und verringern so den Werkzeugverschleiß.

Sinumerik-Synchronaktionen helfen immens

Um die Werkzeugschneiden optimal auszunutzen, muss die Steuerung deren Belastung überwachen können. Dabei nutzte Eima die bei der Siemens CNC-Familie Sinumerik gegebene Möglichkeit, Zyklen und Systemprogramme durch herstellereigene Funktionen erweitern zu können – etwa mit Synchronaktionen.

Bei der Kantenbearbeitung flacher Teile, die nur einen Teil der Fräserschneide beansprucht, bewirkt eine herstellerspezifische Erweiterung der Steuerungszyklen beispielsweise einen axialen Versatz der Fräser, sodass deren Schneide auf ganzer Länge genutzt wird und gleichmäßig verschleißt.

Mithilfe von Siemens bereitgestellter Sinumerik-Synchronaktionen protokolliert die CNC die tatsächlich gefräste Strecke auch mit. Anhand der aufsummierten Wegstrecke im Raum und der Spanleistung, kann die CNC nun den Verschleiß und damit die Reststandzeit eines jeden Werkzeugs mit großer Zuverlässigkeit ermitteln. Erkennt die CNC, dass die verbleibende Standzeit eines Werkzeugs für den folgenden Bearbeitungsvorgang nicht mehr ausreicht, wird automatisch ein Schwesterwerkzeug eingewechselt. Diese Funktion ergänzt die Werkzeugprüfung per Lichtschranke vor und nach jedem Einsatz. Sie nutzt die Werkzeuge optimal aus und trägt auch zur Prozesssicherheit bei, indem sie vermeidet Ausschuss durch zu spät getauschte Werkzeuge vermeidet.

Als Grundvoraussetzung für eine maximale Spanzeitausnutzung arbeitet die Beta S mit einem horizontalen Schwenktisch, der mehrere parallel zu bearbeitende Werkstücke aufnehmen kann sowie ein ebenfalls drehbares Werkzeugmagazin. Beide Systeme ermöglichen im Zusammenspiel das komplett hauptzeitparallele Laden und Entladen sowohl von Werkstücken als auch von Werkzeugen. Das hauptzeitparallele Umrüsten der Vorrichtungen auf ein neues Los beziehungsweise Bauteil klappt damit auch.

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