Tricenter-Konzept bewährt sich in der Fünf-Achsen-Bearbeitung

Von Chefredakteur Dr. Rolf Langbeinrolf.langbein@konradin.de

Vier Jahre haben sie die Entwicklung im Bereich neuer Kinematiken beobachtet, analysiert und an einem Forschungsprojekt mitgearbeitet. Jetzt stellen die Entwickler der Deckel Maho Pfronten GmbH eine 5-Achsen-Universalfräsmaschine vor, die auf ein in anderen Bereichen erfolgreich eingeführtes Konzept neuer Kinematiken zurückgreift, das Tricept-Konzept des schwedischen Herstellers Neos.

„Unsere Analysen und Berechnungen haben gezeigt, dass das Tricept-Konzept das größte Potenzial für den Bereich der Fünf-Achsen-Bearbeitung bietet und haben uns deshalb entschieden, die entsprechenden Lizenzen zu erwerben“, erklärt Wilfried Friedrich, technischer Geschäftsführer in Pfronten. Aber man habe, und darauf legt er großen Wert, jedes Bauteil komplett neu konzipiert, entwickelt und gestaltet, um die für die anspruchsvolle 5-Achsen-Bearbeitung erforderliche Steifigkeit und Stabilität an der Spindel zu garantieren.

Auf der Emo 1997 in Hannover hatten erstmals verschiedene Hersteller unterschiedliche Ansätze neuer Kinematiken in Form von Prototypen vorgestellt und damit eine heiße Diskussion über Sinn und Unsinn der „Hexapoden“ in Gang gesetzt. Keines der damaligen Konzepte hat sich bis heute im Bereich der Werkzeugmaschinen ernsthaft durchsetzen können.

Das soll sich spätestens im nächsten Jahr, wenn das Tricenter in Serie geht, nach Ansicht von Friedrich grundsätzlich ändern. „Hinter unserem Ansatz steht ein klares Konzept, mit dem wir bestimmte Bearbeitungsaufgaben angehen werden“, sagt Friedrich. Auf dem Weg dorthin habe man nun die ,Königsetappe’ erfolgreich gemeistert, das Spänemachen in Guss und Stahl funktioniere exzellent.

Um diese Fähigkeiten der Maschine realisieren zu können, haben die Entwickler neue Wege beschritten. So setzt die Gestellplattform, ein massives Gussteil zur Dämpfung der Schwingungen, in einem Winkel von 45° auf den in Schweißkonstruktion gefertigten Ständer auf. Drei sogenannte Aktoren bewegen das Zentralrohr mit dem 2-Achsen-Spindelkopf. „Dabei müssen einerseits die Aktoren so weit auseinanderliegen, dass die erforderliche Steifigkeit erzielt wird“, erläutert Friedrich den konstruktiven Ansatz. „Andererseits wird jedoch der Arbeitsraum beschränkt, wenn sie zu weit auseinander liegen.“

Diese Optimierung scheint gelungen zu sein, denn immerhin erreichen die Pfrontener einen Arbeitsraum in X, Y und Z von 1500 mm x 800 mm x 700 mm. Das erlaubt eine großflächige Bearbeitung von typischen Werkstücken in den anvisierten Einsatzfeldern. „Mit dem durch diese Kinematik möglichen langen X-Weg zielen wir auf Werkstücke in der Flugzeugindustrie, wie Aluminiumteile, Strukturteile, Profil- und Langteile, aber auch auf die Automobilindus-trie und den Werkzeug- und Formenbau“, macht Friedrich die Einsatzfelder deutlich. Dabei gehe es in den nächsten Monaten bis zum Serienstart vor allem darum, im Gespräch mit potenziellen Anwendern die Perfektion ins Detail zu bringen.

Ein entscheidendes Problem, das es zu lösen galt, lag in den kardanischen Aufhängungen und den Kugelgelenken der Aktoren. Hier befand sich in der Vergangenheit eine Schwachstelle in Bezug auf die Steifigkeit, die für das Leistungsfräsen eine Grundvoraussetzung ist. Zusammen mit dem Partner Ina Wälzlager in Herzogenaurach hätten die Pfrontener auch dieses Problem gelöst, versichert Friedrich.

Darüber hinaus erschließt der 2-Achsen-Fräskopf dank A-Achse (0 bis 120°) und C-Achse (+–180°) die Bearbeitung selbst kompliziertester 3D-Werkstückgeometrien. Und das mit schnellen Eilganggeschwindigkeiten bis 100 m/min, extremen Beschleunigungswerten bis 20 m/s2 (2g) und einer hohen Vorschubkraft von 5 kN, die zusammen mit der integrierten Motorspindel (24000 min–1 bei 27 kW) letztlich die wirtschaftliche Zerspanung eben auch von Stahl- und Gusswerkstücken realisiert.

Ist bei dem jetzt vorgestellten Prototypen der Ständer noch fest mit dem Bett verbunden, so ist doch schon eine Version angedacht, bei der ein verfahrbarer Ständer den X-Weg deutlich verlängern könnte. Das neue Tricenter wird die bisherigen Baureihen von Deckel Maho jedoch keinesfalls ersetzen, sondern ergänzen. Das gilt auch für die Langbettmaschinen von Deckel Maho Seebach, die mit Linearantrieb erst in diesem Frühjahr vorgestellt wurden (siehe Maschine des Monats Juni 2001).

Auf Preise angesprochen, zeigt sich Friedrich überzeugt, im Markt gegenüber konventionellen Maschinen bestehen zu können und unterstreicht: „Mit dieser Maschine wollen wir nicht vordergründig unter Beweis stellen, dass wir technologisch und innovativ zu den führenden Unternehmen gehören. Innovationen werden bei uns für den Markt und für den Kunden vorangetrieben, und es müssen entsprechende Stückzahlen dahinterstehen.“

Tricenter in 5 Achsen gesteuert

X-Achse 1500 mm

Y-Achse 800 mm Z-Achse 700 mm

Eilgang X-Achse 100 m/min

Eilgang Y- und Z-Achse 50 m/min

Beschleunigung max. 20 m/s²

Drehzahl 24000 min–1

Leistung 27 kW