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Komplettbearbeitung

Komplettbearbeitung als Zukunftsinvestition

| Autor/ Redakteur: Manfred Lerch / Victoria Sonnenberg

Weil Losgrößen kleiner, Produktzyklen kürzer und Bauteile komplexer werden, entscheiden sich Unternehmen zunehmend für die Komplettbearbeitung in einer Aufspannung.

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Die Schwenkkopfeinheit bietet zahlreiche Vorzüge im Hinblick auf die 
Komplettbearbeitung zum Beispiel von kubischen Bauteilen.
Die Schwenkkopfeinheit bietet zahlreiche Vorzüge im Hinblick auf die 
Komplettbearbeitung zum Beispiel von kubischen Bauteilen.
(Bild: Heller)

Bei den Maschinenherstellern setzt die Komplettbearbeitung eine entsprechende Produktbandbreite mit Lösungskompetenz voraus. Dieser Herausforderung stellt sich Heller seit Jahrzehnten und setzt deshalb beispielsweise bei den 5-Achs-Bearbeitungszentren der Baureihe F auf eine fünfte Achse im Werkzeug, bei der Baureihe HF hingegen auf die fünfte Achse im Werkstück.

Nun verändert sich sowohl bei der Eigenfertigung wie auch in der Lohnfertigung der Kundenkreis und damit das Teilespektrum kontinuierlich. Deshalb ist es hier besonders wichtig, sich bei Investitionen in Bearbeitungszentren für die Zukunft flexibel und effizient aufzustellen. Den Verantwortlichen beim Unternehmen Schleifring in Fürstenfeldbruck war das bewusst. Bei der Auswahl eines neuen Bearbeitungszentrums stand aber zunächst die Stabilität und Qualität im Vordergrund. Bei der Bearbeitung von teilweise filigranen Bauteilen sollte die Maschine absolut stabil stehen, nicht vibrieren oder schwingen. Obwohl für das Teilespektrum in Fürstenfeldbruck ein 4-Achs-Bearbeitungszentrum vollkommen ausreichend gewesen wäre, hat man sich für das 5-Achs-Bearbeitungszentrum FP 4000 von Heller entschieden. Man wollte damit auch in die Zukunft investieren.

Die 5-Achs-Funktionalität wird mittlerweile auch genutzt und ist inzwischen bei einem bestimmten Teilespektrum für die Verantwortlichen sogar zwingend erforderlich. Bei den filigranen Bauteilen dagegen macht man mit der stabilen Schwenkkopfeinheit bis 10.000 min-1 und einem Drehmoment von 242 Nm durchweg positive Erfahrungen. Nun werden bei Schleifring Werkstücke bis zu 80 % aus Aluminiumguss sowie Edelstahl, NE-Metallen und Verbundwerkstoffen gefertigt. Speziell für die Zerspanung des Aluminiumgusses nutzt man seit einem Jahr das Trochoidalfräsen. Hohe Drehzahlen sind dafür nicht notwendig, vielmehr kommt es dabei auf die Zustellung über die gesamte Schneidenlänge, hohe Vorschübe und die Steuerung an. Bürstenblockträger und Gehäuse in allen Abmessungen werden deshalb inzwischen ausschließlich auf der FP 4000 bearbeitet. Für die Verantwortlichen war mit dem Einsatz des Bearbeitungszentrums FP 4000 zwar ein gravierender Umdenkprozess notwendig, der sich heute aber rechnet. Man deckt damit das komplette Werkstückspektrum ab und konnte Effizienz und Ausbringung messbar steigern.

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Einen völlig anderen Ansatz bei der Investition in ein 5-Achs-Bearbeitungszentrum dagegen verfolgte man beim Unternehmen PMW in Weissenhorn. Zunächst hatte man durchweg positive Erfahrungen mit den zwei 5-Achs-Bearbeitungszentren FP 4000 gemacht. Bei einer dynamischen und simultanen 5-Achs-Bearbeitung wurden die Ansprüche von PMW allerdings erweitert. Das Maschinenkonzept sollte zum jeweiligen Werkstück passen, um noch wirtschaftlicher zu fertigen. Deshalb hat man sich als eines der ersten Unternehmen für das 5-Achs-Bearbeitungszentrum HF 3500 entschieden. Demnach sieht man mit der fünften Achse im Werkstück bei einem bestimmten Werkstückspektrum Vorteile. Dazu zählt aufgrund der Komplexität der Werkstücke die große Störkontur. Heller ist hier bei der Entwicklung des Bearbeitungszentrums nicht nur von einer Einzelteilaufspannung ausgegangen, sondern hat die Möglichkeit zu Mehrfachaufspannungen oder auch zur Aufnahme sehr großer Bauteile geschaffen.

Trotz der großen Störkonturen kommt es aber kaum zu Einschränkungen der Freiheitsgrade. Demnach ist ein Schwenken der A-Achse von 150° (30 bis -120°) möglich. Ein weiteres Entscheidungskriterium bei PMW war, dass die fünfte Achse als Brücke mit Gegenlager ausgelegt ist. Wichtig war das, weil man mit Vorrichtungen oder Spanntürmen mit bis zu 200 kg und mehr fertigt. Bei einer eventuellen Durchbiegung wäre weder die notwendige Präzision noch die entsprechende Wiederholgenauigkeit auf Dauer zu erreichen gewesen.

Voll automatisierte Zelle inklusive MRK-Roboter

Um wirtschaftliche Komplettbearbeitung in einer Aufspannung geht es auch beim Unternehmen ZSO Zerspanungs- und Systemtechnik in Oberstaufen. Hier waren es aber mehr die „inneren“ Werte der HF 3500. Konkret ging es um die erleichterte Bedienung der Maschine, die Einbindung in eine voll automatisierte Zelle inklusive eines kollaborierenden Roboters und die Transparenz innerhalb des Netzwerks. Prozesse sollen so bei Kundenreklamationen jederzeit nachvollziehbar sein. Mittlerweile ist die Anlage komplett vernetzt. Zugriffe sind über Intranet und Internet möglich. Programme werden via Netz aufgespielt und Werkstück- und Bauteilzeichnungen über ein Dokumentenmanagement auf den Monitor des 24“-Touch-Bildschirms hochgeladen. Außerdem greift inzwischen auch regelmäßig der Service von Heller auf Maschinenzustandsdaten zu und plant vorbeugende Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen.

Zeiteinsparungen und zusätzliche Kapazitäten

Fertigungstechnische Verfahren, die nicht unbedingt typisch für ein Bearbeitungszentrum sind, aber zur Komplettbearbeitung beitragen, bringen außerdem zusätzlichen Mehrwert. Bei Heller zählen dazu ergänzende Technologien wie das Schleifen, das Stoßen, das Honen oder auch das Drehen. Speziell die Kombination Drehen, Fräsen und Bohren in allen räumlichen Lagen stand bei der Entwicklung der Baureihe C im Vordergrund. Mit der fünften Achse im Werkzeug, wahlweise mit einer extrem steifen Schwenkkopfgeometrie oder einer flexiblen Gabelkopfkinematik verfügbar, und universellen Funktionalitäten ist damit hochproduktives Zerspanen mit sportlichen Schnittwerten möglich.

Das Drehen und die Fräsbearbeitung in einer Aufspannung waren auch für das Unternehmen Konstandin in Karlsbad für die Fertigung von Zylindern mit Durchmessern bis 800 mm wichtig. Das Bearbeitungszentrum CP 4000 erfüllte nach einem intensiven Benchmark all diese Anforderungen. Ziel war es, damit bei unterschiedlichen Werkstoffen horizontal und vertikal Außen- und Innenkonturen zu drehen. Ging man bei Konstandin ursprünglich von einem Anteil Fräsen zu Drehen von 80 zu 20 % aus, sind das mit der CP 4000 aufgrund der hohen Zerspanleistung und des universellen Einsatzes inzwischen 60 % Fräsen und 40 % Drehen. Diese Verschiebung resultiert in Karlsbad vor allem aus der Bearbeitung großer Bauteile, die im Drehbereich bis zu drei Stunden in Anspruch nehmen. Durch die Möglichkeit, Durchmesser bis zu 900 mm und eine maximale Höhe von 1000 mm in einer Aufspannung zu fräsen und zu drehen, verlagert man zudem inzwischen immer mehr Werkstücke auf die CP 4000. Außerdem erreicht man mit der neu definierten Flexibilität mittlerweile enorme Zeiteinsparungen und hat so zusätzliche Kapazitäten geschaffen.

Maschinenkonzepte gemeinsam mit dem Kunden realisieren

Nun sind die Bearbeitungszentren nur ein Teil des gesamten Fertigungsprozesses. Deshalb lassen sich derart interessante Maschinenkonzepte nur gemeinsam mit den Kunden und von Unternehmen realisieren, die über einen technologischen Vorsprung mit entsprechender Lösungskompetenz verfügen.

Die Grundvoraussetzung für solch innovative Erweiterungen ist bei Heller immer eine feste Basis: Das sind die 5-Achs-Bearbeitungszentren der Baureihen F und HF und die Fräs-Drehzentren der Baureihe C sowie die 4-Achs-Bearbeitungszentren der Baureihe H. Dass die Komplettbearbeitung auch mit einem 4-Achs-Bearbeitungszentrum der Baureihe H möglich ist, macht das Unternehmen Lindenmann in Blaustein deutlich. Man fertigt Vorrichtungen so, dass vier Achsen für die Bearbeitung ausreichen und integriert Technologien wie das Gravieren, Stoßen, Interpolationsdrehen bis hin zum Honen und Schleifen in die Zentren. Für die Herstellung schräger Bohrungen werden entsprechende Winkelbohrköpfe eingesetzt.

Bearbeitungszentren müssen über den gesamten Lebenszyklus effizient einsetzbar sein

In der Zusammenfassung heißt das, die Komplettbearbeitung ist in den Fertigungshallen längst angekommen. Diese Thematik ist also nicht neu. Das Unternehmen Heller hat in diesem Bereich eine klare Position bezogen: Bearbeitungszentren dürfen nicht nur den aktuellen Ansprüchen gerecht werden, sondern müssen auch über den gesamten Lebenszyklus noch effizient einsetzbar sein. Dementsprechend hat Heller Kompetenzen im Applikationsengineering aufgebaut, um den Marktanforderungen auch in Zukunft gerecht zu werden. Das heißt, mit der Investition in ein Bearbeitungszentrum von Heller investiert man auch in Technologien von morgen.

* Manfred Lerch ist freier Redakteur der Redaktion Lerch in 70794 Filderstadt. Weitere Informationen: Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH in 72622 Nürtingen, Tel. (0 70 22) 77-0, info@heller.biz

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