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Unternehmen Zukunftssicherung

Portalfräsmaschine Zimmermann FZ 37
Unternehmen Zukunftssicherung

Die FZ 37 greift ihrer Zeit voraus. Teil einer Reihe in Portaltechnik gebauter Großfräsmaschinen, bietet sie Formen-, Werkzeug- und Modellbauern den oft vermissten Sicherheitsabstand zu den CAM- und Programmiersystemen der nächsten Generation. Aber auch neue und trendige Werkstoffe wie GFK und Guss werden sicher beherrscht.

Von Chefreporter Wolfgang Filì chefreporter@fili.net

„Die Portalfrästechnik ist halt führend im Werkzeug-, Formen- und Modellbau“, sagt Rudolf Gänzle. Deshalb habe sein Unternehmen sie weiterentwickelt und zum Baukasten für die verschiedensten Einsätze gemacht. Und dies, so stellt der Geschäftsführer der Denkendorfer F. Zimmermann GmbH nicht unzufrieden fest, werde zunehmend am Markt registriert. Wovon Gänzle da spricht, ist die Baureihe FZ – ein durchgängiges Programm von Großfräsmaschinen mit stehendem, klassischem oder Gantry-Portal und mit Arbeitsräumen bis 40 m³. Acht Typen gibt es zurzeit. Je nach Ausführung kommen sie mit Schaum, Holz, Aluminium und Verbundwerkstoffen genau so gut zurecht wie mit Werkzeugstahl, Guss oder Titan. Obwohl das Unternehmen sich bei Verkaufszahlen eher bedeckt hält, dürften mittlerweile an die 170 Einheiten gebaut worden sein.
Seit zwei Jahren unumstrittener Bestseller der Reihe ist die FZ 37. Die Maschine ist für die Großvolumenzerspanung von Guss und Stahl ausgelegt. „Mit Hilfe von FEM-Analysen auf Steifigkeit und Dynamik optimiert, stellt sie im Serienmaschinenbau den aktuell machbaren Stand der Technik dar“, betont Gänzle. Wieso dies so sei, erklärt er an einem Detail: Weil von der Steifigkeit neben der Oberflächengüte und Präzision auch das Vorschubtempo und die Standzeit der Werkzeuge abhängt, werde die X-Achse doppelt geführt. Dadurch seien die Linearachsen X, Y und Z über den gesamten Verfahrbereich hinweg exakt rechtwinklig. „Insbesondere bei Maschinen mit langen Achswegen ist dies wichtig, da Winkelfehler von keiner Steuerung kompensiert werden können.“ Aber auch bei der Positionier- und Wiederholgenauigkeit stehe die FZ 37 rund ein Drittel besser da als klassische Portalfräsmaschinen.
Tatsächlich haben Tests gezeigt, dass die Steifigkeit und das Leistungsvermögen der FZ 37 oft nur des Entwicklungsstands der Präzisionswerkzeuge wegen nicht voll abgerufen werden kann. Die meisten Tools sind beim Bearbeiten glasfaserverstärkter Kunststoffe (GFK) zu wenig standfest und stumpfen ab – insoweit hat die Mechanik der FZ 37 auch hier Potenzial.
Weitere Entwicklungsunterschiede sollen sich bei CAD/CAM-Systemen und den Prozessoren der Steuerungen gezeigt haben. Dabei sieht das technische Datenblatt der Denkendorfer Portalfräsanlage kaum spektakulär aus. Eine Maschine kann jedoch nur so schnell arbeiten, wie es die Rechengeschwindigkeit erlaubt. Die FZ 37 beschleunigt mit 2,5 bis 4,5 m/s² in den linearen Achsen. Verfahren wird über Zahnstangen der Güte 5 (nach DIN 3961 und 3962) in X und Y sowie über Kugelrollspindeln in Z. Obwohl sie mit diesen Werten nicht zu den Sprintern ihrer Klasse gehört, scheint sie bei Probebearbeitungen vor der Vergabe von Aufträgen bemerkenswert gut abzuschneiden. Der Grund dafür sei simpel, erklärt Rudolf Gänzle: „Der Kunde will bei solchen Tests letztlich nur sehen, wie lange sein Teil effektiv unter Span ist und wie es um Toleranzen und Oberflächenqualität steht.“
Ebenfalls mit Blick auf künftige Entwicklungen, lässt sich die Maschine für Trocken- wie für Nassbearbeitung einsetzen. Die Kühlschmierstoffe – gleich ob Emulsion oder Minimalmenge – können entweder von außen oder auf Wunsch mit Hochdruck durch das Werkzeug zugeführt werden. Der Rückfluss ist über die schräg an den Seitenwänden montierten Bleche gelöst. Bei Trockenbearbeitung wiederum kann auf Kühlung per Blasluft geschaltet werden.
Umhaust von mit Sichtfenstern durchbrochenen Seitenwänden, kann die Maschine von vorne durch Schiebe- oder Falttore beladen werden. Den hinteren Abschluss bildet ein gekapselter Werkzeugwechsler. Durch den im Fundament verankerten Arbeitstisch ist die Dynamik des Fräswerkzeugs von der Masse des Werkstücks unabhängig – bis zu 30 000 kg pro Quadratmeter dürfen es sein.
Der Fräskopf AC 3 hat spielfreie, vorgespannte Schneckentriebe. Messsysteme in beiden Rundachsen sorgen bei Simultanbearbeitung für die nötige Präzision. Hohe Haltemomente der A- und C-Achse sichern die Bahnsteuerung im fünfachsigen Betrieb wie auch mit fest angestelltem Werkzeug. Die 20, 28 oder 40 kW starke Motorspindel hat mit Ölnebel geschmierte Hybridlager. Dank dieser Fräskopftechnik sei die FZ 37 auch für die nächsten Generationen von CAM und Bahnprogrammierung gerüstet, versichert man in Denkendorf.
Der Preis sei nichts desto trotz niedrig gehalten worden. Teure Komponenten wie Linearantriebe zwar optional möglich, gehörten aber nicht zum Standard. Die FZ 37 bestehe zu 100 % aus in Deutschland gefertigten Komponenten, die Verarbeitung entspräche hiesigem Niveau. „Nichts klappert, nichts wackelt“, sagt Gänzle. Einzige Ausnahme unter den sonst strikt inländischen Komponenten ist die Steuerung. Sie ist wahlweise lieferbar als Heidenhain iTNC 530, Siemens Sinumerik 840 D sowie der italienischen Fidia C 20 XPower.
Im Spätsommer wollen die Denkendorfer eine Ergänzung der bisher achtteiligen Reihe vorstellen – die neue FZ 42. Sie wird auf der Messe IMTS in Chicago vorgestellt, soll jedoch weder das Folgemodell der FZ 37 sein, noch verkörpert sie einen Quantensprung. Den Denkendorfern geht es vielmehr um Weiterentwicklung und die Erweiterung bestehender Einsatzmöglichkeiten. Hauptunterschied zu der preislich günstigeren FZ 37 wird sein, dass die Maschinenständer schräg nach außen geführt und mit einem reißfesten, betonähnlichen Material ausgegossen sind. Dadurch wäre die Steifigkeit ein weiteres Stück erhöht und auch die Schwerzerspanung auf ein und derselben Maschine möglich. Außerdem spendiert Zimmermann der FZ 42 einen neuen Fräskopf, bei dem Einschub-Frässpindeln halb- oder vollautomatisch getauscht und nach Notwendigkeit des zu bearbeitenden Materials zum Schruppen oder Schlichten genutzt werden kann. Der Wechsel ist Minutensache.
Neben den bei der FZ 37 eingesetzten Standardspindeln wird es die Einschubvariante mit 40 kW Leistung und 200 Nm Drehmoment bei 7500 min-1 geben. Auch die FZ 42 wird keine Linearmotoren haben, entspricht bei einzeln bewegten Massen bis 14 t jedoch dem Sicherheitsstand der Technik. Denn das Problem des Stromausfalls sei bei den meisten Linearmotoren bislang nicht zufrieden stellend gelöst, merkt Rudolf Gänzle an: „Ist die Energieversorgung unterbrochen, geht die Z-Achse einschließlich Fräskopf in den freien Fall.“
Besonderen Wert legt die F. Zimmermann GmbH auf den Dienst am und für den Kunden. So steht die kostenlose Hotline das ganze Jahr durchgehend zwischen 7.00 h und 22.00 h zur Verfügung. Betriebsferien wie bei den italienischen oder spanischen Wettbewerbern gibt es nicht. Bei der technischen Verfügbarkeit (entsprechend VDI) sind 95 % für jede der Maschinen die Untergrenze. Einen 24-h-Service vor Ort gibt es nach Absprache, er muss aber separat honoriert werden. So ist es bereits vorgekommen, dass FZ-37-Anwender aus dem Umfeld der Formel 1 Zimmermann-Techniker über den Zeitraum von zehn Tagen verbindlich gebucht haben. Entscheidend ist jedoch nicht allein die Bereitschaft der Service-Leute, sondern auch die Disposition der gegebenenfalls erforderlichen Ersatzteile. Auch hier sichert Zimmermann Verfügbarkeit binnen 24 h zu. Bei der Lieferzeit freilich muss der potenzielle Kunde in die Zukunft schauen: Sind alle Details geklärt, liegt sie bei der FZ 37 gegenwärtig zwischen zehn und zwölf Monaten.
Mechanik der Maschine ist schneller als CAM und Programmiertechnik

Referenzteil

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Die vergleichende Bearbeitung dieses Aluminiumteils ergab eine Gesamtschlichtzeit von 10 h auf der FZ 37 gegenüber 17 h auf einer klassischen Portalfräsmaschine. Dabei lag die Vorschubgeschwindigkeit der Zimmermann-Maschine mit 16 m/min doppelt hoch. Die Rautiefe der Werkstückoberfläche war bei der FZ 37 rund 30 % geringer. Beide Maschinen hatten mit 0,3 mm Zustellung, einem Kugelkopffräser mit 12 mm Durchmesser und 15 000 min-1 gearbeitet. Bei der Positionier- und Wiederholpräzision stand die FZ 37 mit 36 respektive 30 % besser da.
Industrieanzeiger
Titelbild Industrieanzeiger 20
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20.2021
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