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Programm für produktives Schleifen ins Volle

CNC-Werkzeugschleifmaschinenreihe Helitronic Power
Programm für produktives Schleifen ins Volle

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1994 hatte die Walter AG die Helitronic Power-Reihe erstmals präsentiert. Seitdem räumt die NC-Werkzeugschleifmaschine der Tübinger gnadenlos den Markt ab und wird von den Herstellern wie Nachschleifern von Präzisionswerkzeugen gleichermaßen geschätzt.

Von Chefreporter Wolfgang Filì

Mit den Maschinen der Helitronic Power-Reihe können Sie schärfen, was immer Sie mögen“, versichert Dr. Uwe Spörl, „Profilwerkzeuge, Metallzerspanungs-Tools und wenn Sie wollen, auch Werkzeuge für die Holzbearbeitung. In jedem Fall“, setzt der Vorstand Maschinen der Tübinger Walter AG nach, „schleifen Sie die Werkstücke komplett und schon ab Losgröße eins nachweisbar wirtschaftlich“. 1994 hatte Spörls Unternehmen die fünfachsige Schleifmaschine erstmals vorgestellt, ihr Konzept in der Folge erweitert, um kleinere und Sonderausführungen ausgebaut und mittlerweile über 500 Mio. DM Umsatz damit gemacht. In welchem Kundenkreis? „Nachschärfbetriebe, Hersteller von Werkzeugen und Großunternehmen, die eine eigene Schleiferei unterhalten“, erläutert Spörl.
Zur Baureihe Helitronic gehören derzeit vier Maschinen: Die Regrinder als Universalsystem für den Nachschleifbetrieb, die Type BG zum Schärfen oder Fertigen von Flachräumnadeln, die Mini Power Production für die Komplettbearbeitung kleinere Werkzeuge sowie last, notleast die Power Production – sie ist die Brot-und-Butter-Maschine innerhalb des Helitronic-Baukastens.
Aufgebaut als solide Portalkonstruktion, arbeitet sie ebenso dynamisch wie genau. Bei Drehzahlen bis 8500 min-1 und 24 kW Leistung an der Spindel kann sie Werkzeuge bis 32 mm Durchmesser aus dem Vollen schleifen. Die Tübinger haben die Maschine in erster Linie für die Fertigung großer Serien von Hartmetalltools ausgelegt und stellen auch gleich die passende Software bei. So stehen dem Anwender schon in der Grundausstattung drei Softwarepakete zum Schleifen zylindrischer und konischer Tools zur Verfügung sowie ein weiteres Programm speziell für das Schleifen von Holzbearbeitungswerkzeugen.
Fünf CNC-Achsen für den präzisen Werkzeugschliff
Damit auch Tools mit komplexer Geometrie fix und fertig bearbeitet werden können, lassen sich bis zu sechs Schleifscheiben auf den beiden Enden der Spindel montieren. Zum Antasten des Nullpunkts und zum Überwachen des Schleifvorgangs hat die Maschine am Schleifkopf einen 3D-Messtaster. Die Präzision in den Verfahrwegen wiederum gewährleisten direkt messende Glasmaßstäbe. Ihre Auflösung beträgt 0,0001 mm. Über diese inkrementalen Längenmesssysteme – sie sitzen in allen Linearachsen – wird unter anderem der Wärmegang der Schleifmaschine ausgeglichen.
Bei der Steuerung hat Walter ausgesprochenen Wert auf Bedienkomfort gelegt. Schließlich soll der Werker sich auf das Schleifen der Werkzeuge konzentrieren und nicht auf die Maschine. Tatsächlich ist der Dialog über die Tastatur und den Farb-Bildschirm plausibel: Die Eingabe der Schleifparameter wird durch übersichtliche Menus erleichtert, die ähnlich dem Windows-Standard aufgebaut sind. Die Hardware der Steuerung basiert auf einem PC mit 486er Prozessor, 100 Mhz Taktfrequenz und 420 MB Festplattenspeicher. Die NC-Sätze werden automatisch erstellt.
Wird ein Programm wiederholt aufgerufen, bleibt die Rüstzeit meist unter der Fünf-Minuten-Grenze. Speziell bei kleinen Losgrößen bis hin zu Einzel-Werkstücken wird das Umrüsten durch die gute Zugänglichkeit von drei Seiten wegen des halbzylindrischen Aufbaus der Maschinen vereinfacht. Vorteilhaft ist dies insbesondere für Schleifereien, die im Lohnauftrag unterschiedliche Werkzeuge im schnellen Wechsel schleifen wollen.
Schlaue NC-Programme drücken die Nebenzeiten
Im sogenannten Walter Windows Mode – die Steuerung aller Helitronic-Power-Maschinen arbeitet unter dem Betriebssystem Windows NT – lässt sich die Maschine zudem mit den hauseigenen Messsystemen vom Typ Helicheck vernetzen. Sie tauschen dann automatisch die Daten der zu schleifenden Werkzeuge aus. Mit dem eingebauten Laufwerk für Disketten mit 100 MB Speicherkapazität – dem Zip-Laufwerk – können die Werkzeugdaten und Programme zudem rasch gesichert werden.
Einen weiteren Pluspunkt für zuverlässige Diagnosen bietet das bereits in der Standardausführung integrierte Modem. Soweit erforderlich, kann der Maschinenbediener darüber jederzeit eine Verbindung zum zentralen Service in Tübingen herstellen. Der eigene Standort ist dabei nachrangig. Der Walter-Teleserservice kann die Software der Helitronic Power einsehen, sie bearbeiten und dem Maschinenbediener bei Bedarf Hinweise zur Behebung von Stö-rungen geben. Dadurch werden Stillstandszeiten wesentlich abgekürzt und eventuelle Serviceeinsätze besser vorbereitet. Beides trägt bei zu einem wirtschaftlichen Einsatz der Helitronic Power.
Die Maschine ist aus wenigen Komponenten aufgebaut und recht übersichtlich. Das erleichtert den Zugang und die Bedienung. Schnittstelle zwischen der Schleifspindel und Schleifscheibenaufnahme ist ein Kurzkegel mit Plananlage, der für Rundlaufgenauigkeit und Stabilität sorgt.
Mit einem zusätzlichen automatischen Lader arbeitet die Maschine auch in unbeaufsichtigter Nachtschicht. Er steht auf Wunsch zur Verfügung, ist dann direkt montiert und bildet mit der Schleifmaschine eine Einheit. Lader- und Palettenbewegungen werden über CNC-gesteuerte Achsen angetrieben. Die Werkstücke bewegt ein pneumatischer Doppelgreifer. Alle Laderfunktionen werden über die Walter-eigene Steuerung HMC 500 koordiniert
Speziell zum Produktionsschleifen von Werkzeugen bis 12,7 mm Durchmesser gibt es die kleinere Werkzeugschleifmaschine Helitronic Power Mini Production. „Nach unseren Erhebungen bei Nachschärfbetrieben und Herstellern liegen über 60 Prozent aller Werkzeuge in diesem Bereich“, erklärt Uwe Spörl. Die Mini Power Production besitzt alle Tugenden der großen Schwesternmaschine, ist allerdings noch ein Stück kompakter als diese. Ihre Schleifspindel hat 10 kW Antriebsleistung und dreht stufenlos einstellbar bis zu 9500 Touren. Bei Drehzahlen bis 6000 min-1 steht ein Moment von 6 Nm an der Schleifspindel zur Verfügung. Damit hat auch diese Maschine ausreichend Reserven für den produktiven Schliff ins Volle. Die Tübinger Entwickler haben die Mini in erster Linie für den Einsatz bei Präzisionswerkzeug-Herstellern ausgelegt.
Komplettfertigung von Präzisionswerkzeugen mit kleinen Maßen
Die fünfachsige Helitronic Power Regrinder wiederum richtet sich an Nachschleifbetriebe. „Die Ausstattung der Maschine“, präzisiert Dr. Spörl, „ist exakt auf Lohnschleifer und betriebsinterne Schleifabteilungen ausgerichtet.“ Daher sei sie bei der Beschaffung und im Betrieb äußerst wirtschaftlich. Um ein möglichst großes Spektrum kleiner und großer Tools nachschleifen zu können, umfasst ihr Arbeitsbereich Werkzeuge bis zu 320 mm Länge. Im Anschaffungspreis liegt sie rund 20 % unter der Helitronic Power Production.
Die Regrinder kann rotationssymmetrische Werkzeuge bis 350 mm Durchmesser umfangschleifen. Die Spindel-leistung von 11,5 kW und 6 Nm bei 8500 min-1 Touren reicht für das Nachschleifen von Präzisionswerkzeugen völlig aus. Weil sie zu dem Systembaukasten der Helitronic-Reihe gehört, ist sie mit identischen Steuerungen und Messsystemen ausgestattet wie die Maschinen zum Produktionsschleifen. Deshalb steht dem Anwender die gleiche Software zum Nachschleifen sowie bei Bedarf auch zum Schleifen von Werkzeugen aus dem Vollen zur Verfügung. Darüber hinaus enthält die Regrinder-Standardausstattung eine Software zum grafisch unterstützten, freien Programmieren beliebiger Konturzüge.
Die Helitronic Power BG schließlich arbeitet ebenfalls mit fünf CNC-Achsen, ist jedoch zum Schleifen von Flachräumnadeln sowohl in der Produktion als auch in Nachschärf-betrieben konzipiert. In der Baugröße ist sie identisch mit der Regrinder. Als Werkstückträger dient eine Magnetplatte, die auf der C-Achse montiert ist. Letztere ermöglicht das Einschwenken der Räumnadel in den gewünschten Schrägungswinkel. An die Stelle der A-Achse tritt bei der Helitronic Power BG die D-Achse – das ist die Schwenkachse für den Schleifkopf. Mit dieser Achskonfiguration lassen sich selbst komplizierteste Geometrien in nur einer Aufspannung komplett bearbeiten. Kurze Schleifzyklen durch optimierte Schleifoperationen sind dabei der Normalfall.
Die Messtechnik mit berührungslosen, automatischen Multisensoren für komplexe Präzisionswerkzeuge und Produktionsteile entspricht internationalem Spitzenstandard. Mit OTC – der Online Tool Compensation – machen die Tübinger den Weg frei für einen Online-Verbund zwischen Messmaschinen wie der Helicheck und einer, respektive mehreren verschiedenen Schleifmaschinen. Dieses geschlossene System zwischen Produktion und Qualitätssicherung, so unterstreicht Uwe Spörl, mache für Werkzeughersteller wie für Werkzeugschleifer zukunftssichernde Fertigungsmethoden bezahlbar. Power OMS schließlich ist ein berührungsloses Messsystem mit einer CCD-Kamera, das in die Helitronic Power Schleifmaschinen integriert werden kann.
Und die weiteren Aussichten für die Helitronic Power-Reihe? Immerhin ist sie mittlerweile sechs Jahre auf dem Markt! „Sicher“, konzidiert Dr. Spörl, „die Systeme müssen sich immer einfacher bedienen lassen, laufen rund um die Uhr und werden durch weitere Software-Applikationen auf dem Stand der Dinge gehalten.“ Gleichwohl ist der Walter-Vorstand überzeugt, dass seine Helitronic-Reihe in ihren Möglichkeiten bei weitem noch nicht ausgereizt ist.
Bearbeitungsbeispiel HSS-Fräser
Der HSS-Fräser Crest Cut – 25 mm Durchmesser und 50 mm Schneidenlänge – wird zum Bearbeiten von Aluminiumteilen im Flugzeugbau eingesetzt.
– Sein Umfang ist wellenförmig angeschliffen und an jedem der sechs Zähne unterschiedlich.
– Dadurch ist das Nachschärfen äußerst kompliziert: Die Wellen müssen mit der Schleifscheibe exakt abgefahren werden.
– Dies ist nur auf einer CNC-Werkzeugmaschine möglich.
– Über einen Messtaster fährt die Steuerung zunächst die einzelnen Wellen auf den Zähnen Punkt für Punkt ab.
– Dafür benötigt sie rund 5 min.
– Dann hat die CNC die exakte Topologie der Fräserzähne registriert.
– Anschließend – nach Eingabe der Schleifparameter – schleift die Helitronic den Fräser in lediglich 6:35 min.
Hierfür werden zwei Schleifscheiben mit 100 und 125 mm Durchmesser eingesetzt.
Daten Schleifzentrum Helitronic Power Production
Achsen X, Y, Z, C
X-Achse Längsbewegung 490 mm
Y-Achse Vertikalbewegung 320 mm
Z-Achse Querbewegung 660 mm
C-Achse/Rundtisch ±200°
Verfahrgeschwindigkeit
Geschwindigkeit X-, Y-, Z-Achse 15 m/min
Geschwindigkeit C-Achse 120°/s
Achse A
Länge 175 mm
Werkstückträger ISO 50
Drehachse Stützenhöhe
(mit/ohne Obertisch) 145/190 mm
max. Werkstückdurchmesser 320 mm
max. Länge Umfangschleifen 350 mm
max. Länge Stirnschleifen 320 mm
Genauigkeit
lineare Auflösung 0,0001 mm
radiale Auflösung 0,0001°
Schleifkopf mit 2 Spindelenden
Durchmesser je Spindel 80 mm
max. Durchmesser Schleifscheibe 200 mm
Kühlmittelventile je Spindelende 3
Spitzenleistung 18 kW
Schleifspindeldrehzahl 0 bis 8500 min-1
Installationsdaten
Gewicht inkl. Kühlmittelsystem 4650 kg
Anschlußwert bei 400 V/50 Hz ca. 35 kVA
Fassungsvermögen Kühlmittel 500 l
Leistung Kühlmittelpumpe
bei 6/20 bar 80 bis 120 l/min
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