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Produktivitäts-Bremse ein weiteres Stück gelockert

Kluge Spanntechnik optimiert die Mischfertigung
Produktivitäts-Bremse ein weiteres Stück gelockert

Automation im Formen- und Werkzeugbau ist längst kein Thema für Tüftler mehr, sondern profitable Praxis. Die Basis ist eine standardisierte Spanntechnik und Peripherie, wie sie die Schweizer Agie-Charmilles-Gruppe bietet.

Dass Produktivität, Präzision und Vielseitigkeit sich auch im Werkzeugbau nicht ausschließen, zeigt ein Projekt der Rietheimer Marquardt GmbH. Das Unternehmen ist Europas größter Hersteller von Schaltern und Schaltsystemen und fertigt alle Kernkomponenten selbst. Die Teilevielfalt ist enorm. „Im Formen- und Werkzeugbau bearbeiten wir Teile von 5 mm x 5 mm x 10 mm bis 600 mm x 600 mm x 120 mm aus Stahl, Aluminium und Kunststoff“, berichtet Siegfried Kaiser, Leiter des Bereichs Werkzeuge. Für dieses Spektrum habe man seit Mitte 2001 eine Lösung gesucht, die neben dem mannlosen auch den manuellen Betrieb ermöglicht, durch Dynamik und Genauigkeit aber auch die Voraussetzung für High-Speed-Bearbeitungen bieten sollte. Um die notorische Produktivitätsbremse „Teile-Be- und Entladung“ zu lockern, sollte die komplette Automatisierung in einer Hand liegen.

Die Wahl fiel Ende 2001 auf das Bearbeitungszentrum HSM 600 der Schweizer Mikron AG aus Nidau. Für die Spanntechnik und Peripherie zeichnete die ebenfalls schweizerische Mecatool AG verantwortlich – beide gehören zur Agie-Charmilles-Gruppe.
Das Konzept der Anlage mit Palettenbahnhof, vier Paletten je 600 mm x 600 mm, Übergabewagen und vier Spanneinheiten im Arbeitstisch habe ihn auf Anhieb überzeugt, sagt Siegfried Kaiser. Probleme mit den Schnittstellen gebe es keine: Der Werkzeug- und Palettenwechsel werde von der CNC der Maschine kontrolliert, über die er auch programmiert wird. Durch den Zusammenhang der Lieferanten sei die Zuständigkeit für den Fall der Fälle eindeutig geklärt.
In der Praxis sieht der Arbeitsfluss auf der Anlage so aus: Hauptzeitparallel bestückt, werden die vier Paletten quer zur Zufuhrbahn verfahren, in den Arbeitsraum gefördert und mittels Zapfen in den Spanneinheiten fixiert. Dabei ist die Wechselgeschwindigkeit zweit- rangig. Entscheidend sind vielmehr der reibungslose Ablauf und die Kosten.
Der Tisch der Mikron HSM 600 hat vier Delphin-Spanneinheiten aus gehärtetem Stahl. Sie sind dort über Spannzapfen verbunden mit der Palette, gleichen Toleranzen aus und übertragen Haltekräfte bis jeweils 15 000 N. Ihre Positionier- und Wiederholtreue liegt bei 0,005 mm und resultiert aus der patentierten Zentrierung zwischen Zapfen und Spanneinheit. Eine durchgehende Mittelbohrung verhindert zudem, dass sich Späne und Kühlflüssigkeit festsetzen. Mit der Funktion „Präsenzkontrolle“ und dem automatischen Ausblasen nach jedem Spannen erfüllt die Z-Auflage des Systems die Voraussetzung für störungsfreie Wechsel.
Bei Bedarf können die Spannzapfen auch nachträglich positioniert werden. Das Ausrichten ist einfach. Durch ihre konische Form lassen sich alle Zapfen leicht in die Aufnahme der Spanneinheit einführen. Dort werden sie mechanisch von einem Federpaket gespannt, wobei sich durch die Kraftübertragung „Kugel auf schräger Anzugsfläche“ zwischen Spanneinheit und Zapfen eine Haltekraft von 60 000 N aufbaut. Den zum Lösen erforderlichen Druck von 30 bis 70 bar liefert die Hydraulik der HSM 600. Beim Entspannen wird das Werkstück etwa 2 mm aus der Zentrierung gehoben. Dabei wird die Z-Auflage frei und beim Wechsel der Vorrichtung mechanisch geschont.
Das Bearbeitungszentrum und seine Peripherie sind Ende 2001 in Betrieb genommen worden. Seitdem wurden sie auf Herz und Nieren geprüft. „Unsere Vorstellung von einer hochgenauen Bearbeitung unterschiedlicher Werkstoffe und Teilegrößen konnten wir damit verwirklichen“, bestätigt Siegfried Kaiser. So kann die Folgepalette selbst bei hohem Späneanfall nach einmaligem Ausblasen der Spanneinheiten eingewechselt werden. Auch hier erweist sich die Lieferung aus einer Hand als geldwerter Vorteil. Die Kombination Maschine/Werkstückwechsel-Einrichtung arbeitet zuverlässig und macht hohe Vorschub- und Schnittwerte möglich. Die Spindel von Steptec – einem weiteren Unternehmen der Agie-Charmilles-Gruppe – hat auch bei der Maximaldrehzahl von 30 000 min-1 ein Drehmoment von 21 Nm. Dadurch werden auch größere Materialabträge möglich. So sind Fräsarbeiten von 10 mm Tiefe, einer seitlichen Zustellung von 5 mm und mit einem 6-fach Schneider bei 800 min-1 und 4800 mm/min Vorschub problemlos zu realisieren.
Einen Verbesserungsvorschlag hat Kaiser dennoch: Bei starker Zerspanung setzten sich gelegentlich Späne im hinteren Bereich des Arbeitsraumes fest. Diese müssten dann von Hand entfernt werden. Auch die Abdichtung der Tür zum Palettenbahnhof sei noch verbesserungswürdig. Dennoch: „Wenn die sechsmonatige Betriebszeit auch vorwiegend als Test zu sehen ist, sind wir mit der den Ergebnissen sehr zufrieden“, resümiert Kaiser. fi
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