Spanende Fertigung Vorrichtungskosten auf Null gedrückt

Fünfachsige Komplettbearbeitung von der Stange auf Basis eines Vertikal-Bearbeitungszentrums. Zu den tagtäglichen Aufgaben von Fertigungstechnikern gehört es, dafür zu sorgen, dass die...

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AXA Entwicklungs- und Maschinenbau GmbH

Schages GmbH & Co.KG

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Zu den tagtäglichen Aufgaben von Fertigungstechnikern gehört es, dafür zu sorgen, dass die Teilefertigung schneller und genauer durchgeführt werden kann. So sollten komplexe Kleinteile mit Durchmessern bis 60 mm und Längen bis 100 mm, beispielsweise Elektroden, Einsätze für Werkzeugträger, medizinische Teile, in mittleren Losgrößen mit hoher Genauigkeit in nur einer Spannlage komplett bearbeitet werden. Weitere Forderungen waren einfaches und kostengünstiges Umrüsten auf andere Teile, bei minimierten Vorrichtungskosten und Maschinen-Stundensatz. Die Anlage sollte für mannarmen Betrieb mit Rohteilspeicher für mehrere Stunden Laufzeit ausgelegt werden. Ziel war es, die Stückkosten zu reduzieren und die Fertigung am Standort Deutschland wirtschaftlich zu realisieren.Für die Techniker der Müga-Werkzeugmaschinen war diese Aufgabenstellung eine Herausforderung. Sie konnten dabei auf umfangreiche Erfahrungen im Bereich der Automatisierung von Bearbeitungszentren zurückgreifen. Im Vordergrund stand dabei ein Konzept mit maximaler technischer Verfügbarkeit und günstigen Anschaffungskosten. Damit war klar, dass dies nur durch Verwendung bewährter Module zu erreichen war. So entstand eine Lösung aus vertikalem Bearbeitungszentrum Müga-Center RM600-5 mit integriertem Rundschalttisch als 4. und 5. Achse sowie mit einem Stangenlademagazin. Besonders der große Z-Verfahrweg von 550 mm in Verbindung mit einem Abstand zwischen Arbeitstisch und Spindelnase von 730 mm waren ideal für den Einsatz eines 5-Achs-Tisches. Der große Drehzahlbereich bis 12000 min–1 und integrierte Spindelkühlung ermöglichen hohe Schnittgeschwindigkeiten.Das Guss-Maschinenbett der Maschine sorgt für hohe Dämpfung, lange Standzeit der Werkzeuge und gute Oberflächenqualität der Werkstücke. Insgesamt stehen 25 SK-40-Werkzeugplätze zur Verfügung. Damit sind ausreichend Werkzeuge auch für komplexe Werkstücke vorhanden. Mit Werkzeugwechselzeiten von nur 1,6s sowie Eilganggeschwindigkeiten von 36m/min konnten die Nebenzeiten auf ein Minimum reduziert werden.Rundschalttisch mit durchgängiger BohrungMit dem Rundschalttisch wurde ein Konzept realisiert, das sich durch kompakte Bauweise, hohe Stabilität und Langzeit-Genauigkeit auszeichnet. Forderung war eine durchgängige Bohrung in der 5. Achse für die Spannzangenaufnahme sowie die automatische Zuführung der Stangen durch die Rundtischmitte der5. Achse. Die Wahl fiel auf den Hofmann-Doppelrundtisch (Howimat). Aufgrund der Mittenbohrung in der 5. Achse von 80 mm lassen sich DIN-Spannzangenaufnahmen der Größe 173 bis Spannbereich-Durchmesser von 42 mm oder alternativ Spannzangenaufnahmen DIN 185 bis Spannbereich-Durchmesser von 60 mm einsetzen. Aufgrund des stabilen Gegenlagers der 5. Achse sowie der zusätzlichen Klemmung der 4.Achse können auch Schrupparbeiten effizient durchgeführt werden. Die beiden Wangen der 5. Achse sind entsprechend hochgesetzt, so dass Rohteil-Stangen bis zu einer Länge von 500 mm automatisch bearbeitet werden können.Um einen automatischen Fertigungsablauf zu gewährleisten, wird das Werkstück nach Programmende mit einem Scheibenfräser so weit abgetrennt, dass nur noch ein „Zipfel“ stehen bleibt. Der pneumatische betätigte Greifer des Lauffener Spannmittelspezialisten Schunk wird aus dem Werkzeugmagazin eingewechselt und an der Spindelnase pneumatisch angedockt. Er hält das Werkstück fest - der Rundtisch dreht - das Fertigteil legt der Greifer in der Fertigteil-Box ab. Nun packt der Greifer die Stange und zieht sie nach. Ein neuer Programmlauf beginnt. Ist die Stange abgearbeitet, wird das Reststück vom Greifer herausgezogen und in einer separaten Box abgelegt.Automatisches Ladegerät nimmt zehn Stangen aufStangenlader erfüllen die Forderung nach hoher Zuverlässigkeit und geringen Investitionskosten. Obwohl die in diesem Fall zu handhabenden Stangen nur 500 mm lang sind, wurde aus den genannten Gründen auf eine Sonderkonstruktion verzichtet und ein Standardgerät für 1-m-Stangen verwendet. Der damit verbundene größere Platzbedarf wurde als Kompromiss akzeptiert. Durch den Vorrat von zehn Stangen konnte eine Speicherkapazität von 140 Werkstücken realisiert werden. Bei einer Laufzeit von 6 min pro Teil entspricht dies einer mannlosen Maschinenlaufzeit von 14 Stunden. Die Werkzeugbruchüberwachung erfolgt dabei über einen in die Maschine integrierten Laser.