Werkstücke in einer Aufspannung fertig zu bearbeiten, liegt im Trend. Die Fünfachsen-Bearbeitung mit NC-Schwenkkopf und NC-Rundtisch sowie eine leistungsfähige CNC wie im Chiron Bearbeitungszentrum FZ08 Magnum machen es möglich.
Wolfgang Klingauf ist freier Fachjournalist in Augsburg
Möglichst hohe Effizienz, das ist der Wunsch eines jeden produzierenden Unternehmens. Werkzeugmaschinenhersteller wie die Chiron-Werke GmbH & Co. KG in Tuttlingen tragen dazu entscheidend bei. Für Dr. Dirk Prust, Geschäftsführer F&E, ist die Fertigbearbeitung in einer Aufspannung ein wesentliches Instrument, um effizient zu produzieren: „Man spart dadurch die Zeit für den Transfer und vermeidet Ungenauigkeiten, die durch mehrfaches Umspannen entstehen.“
Was dafür notwendig ist, zeigt Dirk Prust am Beispiel der FZ 08K S Magnum auf, die mit NC-Schwenkkopf, -Rundtisch und Stangenlader ausgestattet ist: „Wichtiger Faktor sind die fünf Achsen, die dem Anwender frei wählbare Anstellwinkel des Werkzeugs ermöglichen, um so das Werkstück rundum optimal zu bearbeiten. Mit dem Schwenkkopf lässt sich das Stangenmaterial sogar an den Stirnseiten bearbeiten“, so der Geschäftsführer. Bei der FZ08 Magnum wird das horizontale Stangenmaterial in einem NC-Rundtisch gelagert. Da sich die Stange mit bis zu 8000 min-1 drehen kann, sind auch Drehoperationen möglich. Eine solche Integration eines weiteren Bearbeitungsverfahrens ist der zweite wichtige Faktor, der für die Fertigbearbeitung in vielen Fällen erforderlich ist.
Doch es gibt noch mehr Anforderungen, wenn es um Effizienz in der Serienproduktion geht. Das Bearbeitungszentrum verfügt beispielsweise über einen Werkstückwender, der es ermöglicht, das Stangenende beim Bearbeiten oder Abtrennen zu spannen und in der Maschine zu wenden, um die Rückseitenbearbeitung zu ermöglichen. Anschließend wird das fertige Bauteil aus der Maschine transportiert und die Stange nachgezogen.
Um den gesamten Vorgang zu steuern, setzt Chiron auf die CNC-Steuerung der Serie 18i-MB5 von GE Fanuc Automation CNC Deutschland GmbH, Neuhausen a.d.F., die spezielle Fünfachsen-Funktionen bietet. Dazu gehören manueller Vorschub (Manual Feed), Werkzeuglängen-Kompensation (TCP) und Werkzeugradius-Kompensation (TRC). Für viele Bearbeitungen bietet sich die Nutzung der sogenannten „schrägen Arbeitsebene“ (Tilted Working Plane) an, die in Zusammenarbeit mit Chiron für die Stangenbearbeitung mit einem Schwenkkopf optimiert wurde. Dirk Prust ergänzt: „Die Schwenkkopfbearbeitung an der Stange ist ein sehr komplexer Vorgang, deren Programmierung transparent gestaltet werden muss. Dies ist uns in Zusammenarbeit mit GE Fanuc mit der Funktion ‚Tilted Working Plane’ gut gelungen.“
Die Zusammenarbeit beider Unternehmen umfasste auch die Integration von Drehzyklen, die standardmäßig nicht in der CNC Serie 18i-MB enthalten sind. Die zur Fünfachsen-Bearbeitung ausgerüstete FZ 08K S Magnum ist bereits seit einiger Zeit in praktischem Einsatz, wie der F&E-Experte berichtet: „Wir haben sie vielfach in die Uhrenindustrie und Chirurgiemechanik verkauft.“ Da die Stückzahlen hier überwiegend relativ klein sind, wird vielfach aus dem Vollmaterial gearbeitet. Häufig sind in diesem Segment Freiformflächen herzustellen, die dann fünfachsig interpolierend bearbeitet werden. Um hierfür das Beste aus der Maschine herauszuholen, sind die Steuerungsspezialisten bei speziellen Anwendungen vor Ort. „In einem Fall, wo es um die Herstellung von Implantaten ging, ließ sich durch das Verändern von Steuerungseinstellungen die Fertigungszeit halbieren bei verbesserter Qualität “, erinnert sich Dirk Prust, „denn auf die Unterstützung mit Fach-Know-how sind wir angewiesen.“
Das Konzept der FZ 08K S Magnum, mit dem NC-Schwenkkopf und der Möglichkeit zur Stangenbearbeitung, hat sich bewährt und findet immer mehr Interesse. Daher hat Chiron es auch auf die Fahrständer-Baureihe Mill portiert. Beide Maschinen wurden gerade auf der diesjährigen Emo in Hannover vorgestellt. Ein weiteres Chiron-Highlight war die Quattro-Cell, eine Fertigungszelle mit 2+2 Spindeln. Das funktioniert folgendermaßen: Während zwei Spindeln arbeiten, können die anderen beiden den Werkzeugwechsel vollziehen. So sinkt die Span-zu-Span-Zeit auf eine halbe Sekunde, was ein deutlicher Beitrag zur Effizienzsteigerung ist. Durch den höheren Invest, im Prinzip sind das zwei Fahrständer in einer Maschine, lohnt sich der Einsatz einer Quattro-Cell vor allem bei vielen Werkzeugwechseln und kurzen Eingriffszeiten, wie sie im Allgemeinen für die Aluminiumbearbeitung charakteristisch sind. Auf der Emo war auch eine Roboterzelle angeschlossen, die ein oder zwei Fertigungszellen mit Werkstücken versorgen kann.
Zwei Spindeln arbeiten und zwei wechseln Werkzeuge
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