Unternehmen erobern im Verbund den Kontinent

Auszug aus „Manufacturing technology takes center stage in Chicago“, American Machinist, October 2000, mit freundlicher Genehmigung der Chefredaktion; Autor: Managing Editor Patricia L. Smith

Die International Manufacturing Technology Show IMTS in Chicago erwies sich auch im Jahre 2000 wieder als die führende Ausstellung für Werkzeugmaschinen auf dem nordamerikanischen Kontinent. Hochgeschwindigkeit war bei Neukonstruktionen groß in Mode. Die meisten Werkzeugmaschinen arbeiten jetzt schneller und genauer als jemals zuvor.

Weitere Trends, die sichtbar wurden, waren Allianzen zwischen Unternehmen, die kaum zueinander zu passen scheinen, ungewöhnliche Maschinenkonfigurationen sowie Maschinen, die mehrere unterschiedliche Aufgaben über- nehmen und modular aufgebaut sind. Höhere Arbeitsproduktivität reklamierten selbstverständlich alle Aussteller als Ziel.

Eine bemerkenswerte Entwicklungsrichtung ist die Umsetzung neuer Technologien als Folge von Partnerschaftsabkommen. So hat zu Beginn des Jahres die Cincinnati Machine, Cincinniati, mit der deutschen DS Technologie GmbH, Mönchengladbach, die Cincinnati DST gegründet, eine Joint-Venture-Gesellschaft, die Nutzern großer Werkzeugmaschinen in Nordamerika Produkte und Dienstleistungen anbietet. Auf der IMTS zeigte Cincinnati Machine eines der ersten Projekte dieser Allianz: den neuen Z3-Kopf, der drei achsparallele Linearbewegungen in die Z-Achse und die Bewegungen zweier Drehachsen übersetzt. Das ergibt eine große Bandbreite von Bewegungsmöglichkeiten bei hohen Vorschubraten bis 50 m/min und 1 g Beschleunigung.

An der Spitze des Cincinnati-Angebotes rangierte ein neues Bearbeitungszentrum, genannt Hyper-Mach, zur Bearbeitung von Großteilen für die Luft- und Raumfahrtindustrie. Randall von Moll, der Product Manager des Hyper-Mach, sagte dazu: „Seine minimale Strukturmasse wird mit dem ungewöhnlichen Aussehen dieser Werkzeugmaschine – die nicht auf auf dem Hexapod-Prinzip beruht – den derzeitigen Status quo in der Metall verarbeitenden Industrie verändern. Denn sie gestattet Beschleunigungen und Verzögerungen von über 2g, Vorschubgeschwindigkeiten von mehr als 60 m/min sowie Spindeldrehzahlen von 40 000 min-1 und mehr.“

Die Maschine mit Linearmotoren in allen fünf Achsen fräst Umrisse mit Arbeitsgeschwindigkeiten von 60 bis 100 m/min. Hybridkeramische Kugellager in der HSK 63F angetriebenen Spindelkasette minimieren die Vibrationsneigung und erhöhen die Bearbeitungsgenauigkeit, sie verlängern die Laufzeiten der Lager und sorgen für eine gleichbleibende Spindeltemperatur.

Ein anderes Kooperationsabkommen, das auf der IMTS bekannt gemacht wurde, ist das zwischen den japanischen Unternehmen Toyoda Machine Works Ltd., Mori Seiki Co. Ltd. und der Nippei Toyama Corp. Alle Unternehmen behalten ihre Selbstständigkeit, haben aber unter dem Namen United Manufacturing Solutions eine Ingenieurgesellschaft gegründet, die nach Kooperationen Ausschau hält, wenn sich diese für Produkte und Dienstleistungen anbieten.

Wie zahlreiche andere Aussteller zeigte auch Toyoda aus Arlington Heights, Illinois, Maschinen zur Herstellung von Gesenken und Formen. Das Bearbeitungszentrum DM 450 trägt gehärteten Stahl in nur einem Drittel bis zu einem Zehntel der Zeit ab, die auf einem Standardzentrum benötigt wird; die Feinbearbeitung per Hand könne entfallen. Die Maschinenspindel rotiert mit 50 000 min-1, die Schnitt- und Verfahrgeschwindigkeiten reichen bis 59 m/min. Eine vierte Drehachse ist in Ein-Grad-Schritten um 360° schwenkbar. Doppelantriebe beschleunigen mit 1 g und halten eine Genauigkeit von +/- 0,00006 inch ein.

Eine neue Baureihe von Hochleistungs-Bearbeitungszentren der Firma Giddings & Lewis Machine Tools, Fond du Lac, Wisconsin, ist das Resultat einer gemeinsamen Entwicklung von G&L und Hüller Hille, die beide zum Thyssen-Krupp-Konzern gehören. Laut G&L ergänzt die neue Maschinenreihe das bisherige Angebot und gestattet den Vorstoß in neue Einsatzbereiche. G&L verfüge jetzt über eine komplette Produktfamilie mit durchgängig gleichen Komponenten und Steuereinrichtungen. Alle sieben Maschinen der neuen Reihe werden mit der Steuerung 840D sowie mit Digitalantrieben von Siemens ausgerüstet. Die Integration von Steuerung und Antrieben über einen Datenbus optimiere das Arbeitsergebnis. Nurbs und ein polynomer Interpolator der 840D ergänzen die Möglichkeiten des Programmierers, Teile zu produzieren, die hohe Konturgenauigkeit und Geschwindigkeit erfordern.

Genauigkeit, Geschwindigkeit und Flexibilität

Flexibilität und Geschwindigkeit waren die Schlagwörter, mit denen die Mazak Corp. aus Florence, Kentucky, auf sich aufmerksam machte. So stellte Mazak die Flexibilität als herausragendes Merkmal des FF-660-Bearbeitungszentrums heraus, zu dem eine Roboterstation gehört. Mit ihm verbindet man die Absicht, für gewisse Aufgaben maßgescheiderte Fertigungseinrichtungen zu ersetzen, wie sie üblicherweise etwa dort genutzt werden, wo Autoteile in großen Stückzahlen zu fertigen sind. Die Maschine ist schnell: 1,5 g Beschleunigung und Verzögerung auf allen Achsen und Werkzeugwechsel in 0,45 s.

Ein anderer Aussteller von Maschinen zur Gesenk- und Formenherstellung war die Firma Makino aus Mason, Ohio. Jeden Tag führte sie – zusammen mit Round Mate Systems und Milacron-Fanuc – die Fertigung einer Form vom ersten Arbeitsschritt bis zur Endbearbeitung vor. Technologien der drei Unternehmen laufen in einem sogenannten „Mold-a-day“-Prozess zusammen. Das ist eine Prozesskette, die sowohl die Zeit zur Herstellung einer Spritzgussform als auch die zur Produktion von Kunststoffteilen verkürzt. Zum Beitrag von Makino an der Mold-a-day-Technologie gehört ihre V33, eine Hochgeschwindigkeits-Vertikalfräsmaschine, sowie die Edge 2 Series 2000 Senkerodieranlage.

Die V33 ist mit der Geometric Intelligence (SGI 3) Servosteuerung von Makino ausgerüstet, die nicht nur die Arbeitszyklen beschleunige, sondern auch für eine außergewöhnliche Fertigungsgenauigkeit sorge. Die Qualität der fertigen Oberflächen werde üblicherweise nur mit Maschinen erreicht, die speziell für den Formenbau produziert werden. „Makino hat die bisher erreichbaren Grenzen in Bezug auf Geschwindigkeit, Arbeitsgenauigkeit und Oberflächengüte weiter nach oben verschoben“, sagt Tom Siegel, Spezialist für diese Maschinen. Die patentierte SGI.3 zeichne sich durch höhere Auflösungsgenauigkeit und eine wesentlich verbesserte Servosteuerung zur Erzielung hochwertiger Oberflächen aus. Gegenüber der bisherigen SGI-Steuerung könnten die Zykluszeiten jetzt um bis zu 50 % verkürzt werden. Das könne sich deutlich auf die Produktivität und den Materialdurchsatz auswirken.

Deckel Maho Gildemeister (DMG), Schaumburg, Illinois, stellte unter anderen eine neue Baureihe von Vertikal-Drehmaschinen vor, die auf kleine und mittlere Betriebe abzielt. Die CTV-Modelle zeichnen sich durch einen Linearantrieb für die X-Achse aus, der mit über 1 g auf annähernd 100 m/min beschleunigt. Der Linearmotor ohne Verschleißteile trägt zur Minimierung des Instandhaltungsaufwandes bei. Ein kompakter zweifacher Schutz, bestehend aus einer geschweißten Balgkonstruktion und einer zusätzlichen verschiebbaren Wand, schützt die starken Magnete des Motors gegen Beschädigung durch Späne.

Die zweitelligen Maschinenkörper werden von einer steifen und verwindungsfesten Säule aus Meehanite-Guss und einem gegossenen Fundamentkörper gebildet. Beide sind in ihrem Innern zusätzlich versteift, auch um temperaturbedingte Verformungen zu begrenzen. Diese Bauweise komme nicht nur der linearen X-Achse zugute. Vielmehr auch der Z-Achse, in der mit 1 g auf bis zu 59 m/min beschleunigt wird.

Wer ein hochgenaues Horizontalbohr- und -fräszentrum suchte, konnte auf dem Stand von American SIP, Elmsford, N.Y., fündig werden. Das Unternehmen, das auf der IMTS sein 50-jähriges Bestehen feierte, zeigte erstmals seine SIP-7000, von der es drei Versionen gibt. Sein Messsystem verfügt über eine Auflösung von 0,00001 inch – auf der X-, Y- und der Z-Achse. Der starre, gegossene Spindelkopf minimiert den Abstand zwischen der Spindelachse und den Y-Führungsbahnen und trägt mit zu der außergewöhnlichen dynamischen Stabilität und Starrheit der Maschine bei, betont American SIP.

Modular-Manie

Umbaufähigkeit war das meist gehörte Schlagwort auf dem Stand von Ex-Cell-0, Sterling Heights, Mich. „Der Automobilsektor wandelt sich, und Ex-Cell-0 möchte darauf in vorderster Reihe reagieren“, sagte Robert Sloan, der Vice President für Verkauf und Marketing. Seine Gesellschaft lasse ihre Kunden mit dem System beginnen, das sie gerade benötigten; ob es sich um ein einfaches oder ein komplexes handele. Danach wird es entsprechend den geänderten Fertigungsbedürfnissen ergänzt. Der Nutzer kann sein Maschinensystem schnell ändern und mit anderen Werkzeugen bestücken, um neuen Anforderungen zu genügen. „Im Grunde genommen“, so Sloan, „bieten wir ein robustes, wandelbares Equipment an, das in modulare Teile zerlegt ist.“ Die modulare Bauweise reduziere außerdem die Ersatzteilhaltung.

Zwei der neuesten Maschinen von Ex-Cell-0, die Bearbeitungszentren XP 245 und XS 225, sind für Produzenten von Originalteilen sowie für Märkte außerhalb dieses Bereiches vorgesehen. Beide Systeme sind sowohl als eigenständige Einheiten als auch innerhalb von Produktionszellen einzusetzen. Die XP kann Stahl und Nichteisen-Metalle bearbeiten, die XS ist für Stahl und legierte Werkstoffe bestimmt.

Lamb Technicon Machining Systems, Warren, Mich., zeigte ebenfalls ein neues modulares Hochleistungs-Bearbeitungszentrum, genannt Jaguar. Es ist sowohl allein stehend als auch als Station innerhalb einer Transferstraße einzusetzen. Jaguar biete die Starrheit, die Maschinenguss aus Stahl verlange; ebenfalls die für Aluminium erforderliche Schnittgeschwindigkeit und die Vielseitigkeit, die die Bearbeitung exotischer Materialien fordert. Gepriesen werden die Servoantriebe der Jaguar für eine Verfahrgeschwindigkeit von 43,75 m/min und Vorschubwerte bis 30 m/min. Der in das Maschinenbett eingebaute Niveauregler sorge dafür, dass sich die Geometrien, die Achsausrichtung und die Genauigkeiten nicht verändern. Eine computer-optimierte Konstruktion von Spindelkasten und Pinole sorge für eine gute Starrheit der Maschine, ohne dass ein Gegengewicht nötig wäre. Schließlich wurden in der Jaguar Spindeln mit Temperaturregelung eingesetzt, die für unterschiedliche Einsätze austauschbar sind. Standardspindeln für 8000 und 12 000 min-1 können gegen solche für 24 000 min-1 ausgewechselt werden.

Fertigungszellen gehörten auch zu den Exponaten der Turmatic Systems Inc., St. Louis. Deren neue TwinFlex ist eine flexible Fertigungszelle mit zwei Stationen, ausgelegt für kleine bis mittlere Losgrößen von Teilefamilien und gemischten Fertigungslosen. Die TwinFlex ist gleichermaßen allein stehend oder über Fördereinrichtungen mit automatisierten Fertigungslinien verbunden einzusetzen.

Sowohl die vertikalen als auch die horizontalen CNC-Einheiten lassen sich als Bearbeitungsstationen mit maximalen Eingriffszeiten betreiben, während die Werkstücke über Wechselpositionen zugeführt und entnommen werden. Die Spindelausrichtung in Verbindung mit CNC-Planetentischen erlaubt die Fünf-Seiten-Bearbeitung der Werkstücke. Darüber hinaus gestattet eine schlittenartige Vorrichtung, die CNC-gesteuert, beliebig verstellbar ist, die Bearbeitung schräger Bohrungen ohne den Einsatz von Winkelköpfen.

Mit den beiden CNC-Werkzeugrevolvern lassen sich 16 Werkzeuge einsatzbereit halten. Damit sind Span-zu-Span-Zeiten von 1s möglich. In der X-Achse ist ein Verfahrweg von 1320 mm, in Y-Richtung von 400 mm und in der Z-Achse von 220 mm realisiert. Die maximale Verfahrgeschwindigkeit auf der X-Achse beträgt 70 m/min, in Y- und Z-Richtung jeweils 40 m/min.