Spanenden Arbeitsbienen produktive Impulse geben

Werkzeugmaschinen sind die Arbeitsbienen der Industrie, die dafür sorgen, dass Bauteile ihre Form erhalten. Ob durch Drehen, Fräsen, Stoßen, Räumen, Hobeln oder Schälen – für jedes Material und jeden Anwendungszweck existieren spezialisierte Lösungen, die in der Regel in individuelle Maschinen integriert werden. Der Anbieter Bosch Rexroth AG aus Lohr bietet hier Maschinbauern viele Antriebs- und Steuerungstechnologien. Mit den Komponenten können mechanische und steuerungstechnische Aufgaben gelöst werden, so dass die Entwicklung und Wartung kundenspezifischer Projekte einfacher wird. Die Unterstützung von Industriestandards und die Zertifizierung der Komponenten nach den gesetzlichen Vorschriften erlaubt Maschinenbauern, ihre eigenen Lösungen auch mit Rexroth-Technologie zu verbinden. Das Portfolio reicht von universell einsetzbaren Motoren, Zylindern oder Linearführungen über spezialisierte Lösungen bis zu Einhausungen und Transfersystemen. Zum Steuern der Anlagen stehen CNC- und SPS-Systeme ebenso zur Verfügung wie PC-basierte Lösungen. Mit Sercos III setzt Rexroth für seine Systeme auf eine Real-Time-Ethernet-Lösung, die mit 100 MBit/s (Fast Ethernet) nicht nur sehr schnell arbeitet, sondern durch eine minimale Zykluszeit von 31,25 µs Achsbewegungen in den Werkzeugmaschinen auch synchron steuern kann. Mit IndraMotion MTX bietet Rexroth eine durchgehend offene CNC-Steuerung für spanende Werkzeugmaschinen. Sie fasst eine numerische Steuerung und eine Multitasking-fähige SPS IndraLogic in einem System zusammen. Beide nutzen das integrierte Echtzeitbetriebssystem VxWorks und eine gemeinsame Programmierumgebung nach IEC 61131–3. Damit bietet Rexroth eine Lösung mit durchgängiger Bedienung, einfacher Projektierung und herausragender Systemperformance. So arbeitet die SPS 1000 Anweisungen in nur 60 μs ab und die CNC gewährleistet bei Ansteuerung von acht Achsen eine Interpolationszykluszeit von maximal 1 ms. Bis zu 64 Achsen können über zwölf voneinander unabhängige CNC-Kanäle kontrolliert werden. Die Steuerung eignet sich damit für die echte 3D-Bearbeitung komplexer Werkstücke mit 5– und 6-Achsen-Maschinen im Werkzeug- und Formenbau.

Mit einem innovativen Maschinenkonzept erhöht beispielsweise die Schwäbische Werkzeugmaschinen GmbH die Wirtschaftlichkeit für spanende Bearbeitungen. Das innovative Konzept verbindet die Vorteile eines zweispindligen horizontalen Bearbeitungszentrums mit denen einer Rundtaktmaschine. Der Werkstückträger schwenkt um seine Längsachse, damit das Personal die außen liegende Balkenseite be- und entladen kann, während die beiden Spindeln die Werkstücke auf der gegenüberliegenden Seite bearbeiten. Automatische Schotttüren schließen den Arbeitsraum hermetisch ab. Vorschub- und Eilgangsgeschwindigkeiten bis 65 m/min in der X-Achse sowie bis 75 m/min in der Y- und Z-Achse sorgen für eine schnelle Bearbeitung von Stahl, Guss oder Leichtmetall. Das Herzstück der Anlage ist die bedienerfreundliche Systemlösung IndraMotion MTX von Rexroth. Die PC-basierte Steuerung kontrolliert bis zu 64 Achsen in bis zu zwölf NC-Kanälen. Für Geschwindigkeit, Präzision und Sicherheit sorgen die elektromechanischen und pneumatischen Komponenten aus dem Rexroth-Portfolio. Der pneumatische Gewichtsausgleich der Y-Achse verfügt über eine vom Werksnetz unabhängige Pufferung. Beim Herunterfahren der Maschine füllt sich ein Druckspeicher, der beim Neustart der Maschine sofort den notwendigen Druck zur Verfügung stellt.

Bei der Modularisierung von Fertigungslinien für die Motor-, Getriebe- und Achsfertigung hat MAG Powertrain mit dem Bearbeitungszentrum XS211 einen interessanten Weg gewählt. Es ist als kostengünstige und schlanke Fertigungslinie konzipiert, die vor allem in der Automobilindustrie und bei deren Zulieferer eingesetzt wird. Der streng modulare Maschinenaufbau erlaubt MAG Powertrain jede Basismaschine mit wenig Aufwand individuell an die Kundenanforderungen anzupassen.

Um die Komplexität zu reduzieren, werden besonders hohe Anforderungen an die Steuerung gestellt, die sich einfach auf die gewünschte Konfiguration einstellen muss. Die Wahl fiel auf die schnelle und flexible Rexroth-Steuerung IndraMotion MTX. Sie steuert bis zu 64 Achsen in bis zu zwölf NC-Kanälen. Die typische NC-Satzaufbereitungszeit von kleiner 1 ms und die CNC-Interpolationszeit von 0,25 bis 1 ms setzen den Benchmark für CNC-Steuerungen. Die integrierte SPS-Steuerung IndraLogic arbeitet 1000 Anweisungen binnen 0,06 ms ab und reduziert damit unproduktive Nebenzeiten. Die Vorschubachsen werden von Kugelgewindetrieben und steifen Rollenschienenführungen von Rexroth angetrieben, denn die Achsen der XS211 arbeiten mit Vorschubkräften von bis zu 15 000 N. Die komplette Hydraulik liefert Rexroth anschlussfertig als eine einzige Baugruppe. Die Fluidwand enthält die komplette Verrohrung und Verdrahtung. Die vorkonfektionierten hydraulischen Schaltungslösungen und Steuerungen reduzieren den Entwicklungsaufwand. Das Hydraulik-Aggregat für die Funktionen Klemmen, Halten und Spannen arbeitet mit lediglich rund 70 dB (A) sehr leise und erfüllt die Betriebsvorschriften aller Automobilhersteller. Die auch auf die Regelung von Fluidtechnologien optimierte IndraMotion MTX steuert die Spannvorrichtung mit zehn Kanälen über Profibus an. Spezielle Bewegungsaufgaben werden durch passende Ventilkombinationen ermöglicht. Das modulare IH-Steuerplattensystem in Segmentbauweise erlaubt die Verkettung aller Spann- und Handlingfunktionen in einer hydraulischen Gesamtsteuerung.

Die neue TruMatic 7000 der Trumpf GmbH kann nicht nur laserschneiden, stanzen, umformen, Gewinde formen, entgraten, markieren – also all das, was andere Kombimaschinen auch können. Sondern sie bietet deutlich mehr, beispielsweise größere und höhere Umformungen nach oben und unten. Und sie kann, was sonst keine kann: kratzerfrei arbeiten. Zudem legt die High-End-Anlage ein hohes Tempo vor, dank zusätzlicher X- und Y- Achsen für den Laserschneidkopf.

Diese fliegende Optik bewegt sich überlagernd zu den Achsen des Tisches. Für die Koordination einer solch komplexen Kinematik wurde eine CNC-Steuerung entwickelt, für die die Hochleistungs-Steuerung „IndraMotion MTX“ mit der antriebsbasierten Bewegungssteuerung „IndraMotion MLD“ kombiniert wurde, um die Vorteile dezentraler Intelligenz auszuschöpfen. Während die übergeordnete NC-Steuerung die Hauptbewegungen des Werkstücks direkt regelt, verfährt die antriebsbasierte Motion-Logic den Laserkopf zusätzlich in einem 52-Millimeter-Radius. Die Überlagerung der beiden Bewegungen erhöht das absolute Verfahrtempo deutlich und verkürzt besonders die Bearbeitungszeit filigraner Teile mit komplexen Konturen und vielen Richtungswechseln. Gleichzeitig glättet sie den Bewegungsablauf des Maschinentischs und verlagert ruckartige Bewegungen in den Werkzeugkopf mit erheblich geringeren bewegten Massen. Damit arbeitet die Maschine wesentlich ruhiger und schwingungsfreier als bisherige Konzepte.

Die Rexroth-Steuerungen arbeiten mit derselben, international standardisierten Steuerungssoftware. Bei den überlagernden Bewegungen berechnet das Automatisierungssystem den Schleppfehler im Voraus und führt Feinbearbeitungsschritte bei ruhendem Werkstück aus. Das heißt: Der Tisch muss keine Ecken mehr fahren, bei denen er abbremsen und neu beschleunigen müsste, sondern nimmt immer den kürzesten Weg, während die parallel tätigen Zusatzachsen die Differenz ausgleichen und die filigranen Geometrien ausschneiden. Damit gewährleistet das neue Konzept – bei allem Tempo – eine sehr hohe Präzision.

Werner Möller werner.moeller@konradin.de