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Um die Welle fräsen

CNC: Software erleichtert Änderungen am Werkstück
Um die Welle fräsen

Heller gehört zu den wenigen Werkzeugmaschinenherstellern, die Kurbelwellen nach verschiedenen Verfahren bearbeiten. Auch steuerungstechnisch gehen die Nürtinger neue Wege. Zum ersten Mal führt eine CNC-Steuerung von GE Fanuc Regie in dem Prototyp der neuen Außenfräsmaschine.

Das Herz eines Verbrennungsmotors ist die Kurbelwelle, ein Serienbauteil, das von Motor zu Motor viele Unterschiede und technische Besonderheiten aufweist. Das ist der Grund, weshalb es auf standardisierten Sondermaschinen gefräst, gedreht oder geschliffen wird. Je nach geometrischer Anforderung, Stückzahl und Variantenvielfalt werden verschiedene Bearbeitungsverfahren eingesetzt. Die Gebrüder Heller Maschinenfabrik GmbH bauen seit den 40er Jahren Spezialmaschinen für die Kurbelwellenfertigung. Aktuell bieten die Nürtinger Drehstrählzentren der Baureihe DRZ an sowie die Außen- und Innenfräsmaschinen RFK. Entscheidend für die hohe Produktivität ist ein Maschinenaufbau, der leicht umgerüstet werden kann, so dass sich ganze Teilefamilien bearbeiten lassen. Gideon Maier, in der Konstruktionsabteilung für die softwaretechnische Maschinenentwicklung zuständig, erklärt: „Welches der beiden Fräsverfahren sinnvoll ist, entscheidet sich am Produktspektrum des Anwenders, je nach dem, ob große Stückzahlen oder viele Varianten abgearbeitet werden müssen.“

Derzeit ist bei Heller der Prototyp der RFK 30 aufgebaut, der mit der CNC-Steuerung der Serie 310i von GE Fanuc Automation Deutschland GmbH aus Neuhausen realisiert wurde. Die RFK 30 fordert von der eingesetzten CNC nicht nur eine hohe Flexibilität hinsichtlich des Programmablaufs, sondern auch anspruchsvolle Grundeigenschaften wie das Ansteuern von acht Achsen, davon vier interpolierend. Dazu kommen noch zwei asynchron geregelte Spindeln.Da die Maschinenkonzeption eine automatische Ladevorrichtung vorsieht, die zwei bis drei weitere NC-Achsen enthält, ist ein zusätzlicher Kanal erforderlich. Das gilt auch für ein eventuell zu platzierendes Band oder andere Verkettungsmöglichkeiten. „Da wir nicht mehrere Steuerungen verketten wollten, haben wir uns für die GE Fanuc CNC-Steuerung 310 i entschieden, die all diese Anforderungen alleine bewältigt“, argumentiert Gideon Maier. Die CNC-Steuerung 310i ist die, um einen integrierten PC erweiterte Variante der High-End-CNC 31i. „Die PC-Variante ist für uns ein Muss, weil wir für die Maschine spezielle Technologiesoftware verwenden. Dabei handelt es sich um zwei Softwarepakete, die wir in eine PC-Oberfläche einbinden“, argumentiert der Steuerungsspezialist. Das moderne Design dürfte vor allem die große Schar der Bediener ansprechen, die mit der Windows-Welt groß geworden sind und sich mit den entsprechenden Symbolen und optischen Hilfen leicht zurecht finden. In dieser Oberfläche kann der Anwender nun auch die von Heller entwickelte Software aufrufen, die ihm kurbelwellenspezifische Features bietet. Zum einen ist dies eine Funktion, die die Zerspanparameter für Haupt- und Hublager optimiert. Zum anderen ist es eine Software, die Korrekturen am Werkstück zulässt und dabei auch die Wärmeentwicklung der Maschine, Werkzeugverschleiß und andere externe Messergebnisse berücksichtigt.
Diese Technologiesoftware zeichnet die Heller Kurbelwellenfräsmaschinen gegenüber Mitbewerbern aus. Gideon Maier: „Dazu kommt noch eine Lernfunktion, die Spannsituationen von bis zu 100 unterschiedlichen Werkstücktypen speichern kann. Die können individuell an der Maschine aufgerufen werden und beschleunigen so den Rüstvorgang.“ Um allen geübten Fanuc-Anwendern den Umgang mit der Maschine zu erleichtern, verwendet Heller auch noch die ursprüngliche Bedienoberfläche „Screen Display Function“. Ein Softwareprogrammierer kann im Prinzip das CNC-Programm einer CNC der Serie 16i nehmen und in die CNC 310i einspielen. Er nutzt zwar dann nicht alle Rahmenbedingungen, die die neue Steuerung bietet, aber das Programm läuft. Ein Werker oder Instandhalter findet sich sofort bei NC- oder SPS-Programmen zurecht, denn die Rahmenstruktur ist in allen Varianten die gleiche. Aber auch neue Funktionen wie die Folder- oder Windows-Baumstruktur nutzt Heller bei der RFK 30. Gideon Maier erklärt: „Durch die Technologie unserer Maschine verwenden wir bestimmte Unterprogrammtechniken. Um das NC-Programm dennoch übersichtlich zu halten, haben wir eine gewisse Verlaufshistorie hinterlegt und verwenden für jedes Programm ein anderes Verzeichnis.“ Andere nützliche Features betreffen die integrierte SPS. Dazu gehört die Mehrsprachigkeit der Steuerung. Auch Dual Check Safety (DCS), die integrierte Sicherheitsfunktion, kommt bei Gideon Maier gut an: „Ein Vorteil der SPS ist auch ihre schnelle Reaktionsfähigkeit. Für den Scan des Hauptprogramms benötigt sie gerade mal drei Millisekunden.“ Diese Schnelligkeit macht sich in einer kurzen Reaktionszeit bemerkbar, falls beim Überprüfen der Betriebszustände Fehler entdeckt werden und die Maschine in möglichst kurzer Zeit stillgesetzt werden muss.
Ganzheitlich betrachtet sieht Gideon Maier die Stärken der RFK 30 in ihrer Genauigkeit, Stabilität und Bedienerfreundlichkeit. Dazu kommt die Verfügbarkeit über einen langen Zeitraum, die immer mehr an Bedeutung gewinnt. Denn nicht nur die Automobilindustrie betrachtet beim Maschinenkauf verstärkt alle anfallenden Kosten bis zum Lebensende der Maschine.
Wolfgang Klingauf freier Fachjournalist, Augsburg
Windows-Oberfläche bietet Kurbelwellen-Software
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