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Weniger als ein Hundertstel darf es schon sein

Auch Standard-Werkzeugmaschinen werden immer genauer
Weniger als ein Hundertstel darf es schon sein

Hochpräzision ist nicht mehr nur ein Thema für den Formenbau. Moderne Zentren, Ladesysteme, Dreh- und Fräsmaschinen sorgen auch in der Mittel- und Großserienfertigung für engste Toleranzen.

Von Chefreporter Wolfgang Filì

Die Mikromat GmbH baut seit Jahr und Tag hochpräzise Werkzeugmaschinen für den Werkzeug- und Formenbau und gilt als Erfinder des Schlagworts vom produktiven µ. Das nach VDI/DGQ 3441 auf 1 µm Positionsabweichung genaue Hochgeschwindigkeits-Frässystem 4VHSC der Dresdner ist auf Stand 13 E99 zu sehen. Standardmaschinen, die bis auf einige wenige Tausendstel Millimeter wiederholgenau positionieren und spanen, finden sich jedoch auch bei anderen Herstellern.
Mit dem Bearbeitungszentrum Picomax 60 stellt die Schweizer Fehlmann AG, Stand 8 F76, einen in vielen kleinen Schritten verbesserten Klassiker vor. Die Maschine bietet 500 mm, 350 mm und 600 mm Verfahrweg in der X-, Y- und Z-Achse, bietet bis zu 15 m/min Vorschubgeschwindigkeit und positioniert auf 3 µm genau. Angetrieben wird die 18000 min-1 schnelle Spindel von einem 11-kW-Motor. Das Tellermagazin der Picomax faßt 24 Werkzeuge mit SK30-Aufnahme.
Ausgerüstet mit direkt messenden Glasmaßstäben bei 1 µm Auflösung, durchgängig digitalem Antrieb sowie wahlweise einer Siemens 840D- oder Heidenhain TNC426-Steuerung bieten etwa die Bearbeitungszentren der Reihe FBE von Ixion/Auerbach, Stand 9 D94, eine Positionstreue von rund 5 µm. Gute Ergebnisse werden außerdem erreicht durch eine Wärmekompensation der Y-Achse, eine Durchhangkompensation des Frässchlittens sowie hydraulischen Gewichtsausgleich. Die FBE-Zentren sind voll umbaut und decken in fünf Maschinengrößen einen Arbeitsbereich ab, der in der X-Achse von 1200 mm bis 3000 mm und in der Y-/Z-Achse von 600 bis 1000 mm reicht. Auf die T-Nutentische passen beim kleinsten Modell Werkstücke bis 2000 kg und beim größten Modell Teile bis zu 10 t.
Die Kern GmbH stellt auf Stand 9 E04 ihre Fräs- und Bohrmaschine HSPC 2216 in Linie mit dem System 3R Work Pal vor und demonstriert die vollautomatische Bearbeitung in fünf Achsen. 32 unterschiedliche Werkstücke können mit dieser Kombination gefertigt werden. Das Palettiersystem erkennt die Werkstücke dabei selbständig und vermeidet mögliche Kollisionen. Die Teile werden entweder in vorgegebener Reihenfolge oder nach einer Prioritätenordnung automatisch geladen und mit einer Genauigkeit von 2 µm in Stellung gebracht. Über einen Erkennungssensor wird das richtige Programm automatisch von der eingebauten Festplatte geladen und abgearbeitet. Die integrierte Werkzeugbruchüberwachung sorgt für zusätzliche Betriebssicherheit. Als reproduzierbare Werkstücktoleranz nennt der Hersteller 2,5 µm.
Bearbeitungstoleranzen unter 5 µm bietet auch das Vertikal-Bearbeitungszentrum VM 40III von Hitachi Seiki. Die Gebr. Hoffmann GmbH zeigt die Maschine auf Stand 8 F46. Obwohl nicht jeder Betrieb diese Genauigkeit tatsächlich benötigt, wird die Reserve an Präzision bei einem vergleichsweise geringen Preisunterschied zunehmend nachgefragt. Die VM 40III bietet in der X-, Y- und Z-Achse 560 mm, 450 mm und 450 mm Verfahrweg. Die Hauptspindel dreht bis zu 8000 min-1 und wird mit 5,5 kW angetrieben. Als Eilgangsgeschwindigkeit nennt Hitachi Seiki 36 m/min.
Für die Drehmaschinenreihe RNC bietet die Monforts GmbH, Stand 7 C44, ein Zusatzpaket an, das die Präzision der Maschinen auch beim Drehen gehärteter Teile dauerhaft sicherstellt. Es umfaßt eine verschleißfreie hydrostatische Führung für die Z-Achse nebst gewichtskompensiertem Planschlitten mit spielfreier Wälzführung. Ferner gehören eine Werkzeug-Wärmekompensation dazu, ein Steuersystem für die Temperatur des Maschinenbetts und der Hydraulik sowie ein auf 0,5 µm auflösendes Linearmeßsystem für die X-Achse. Spindelstock und Reitstockpinole laufen jeweils auf 1 µm rund. Die RNC 4-Grundmaschine hat 600 mm Drehlänge, 420 mm Umlaufdurchmesser und eine Hauptantriebsleistung von 18,5 kW im Drehzahlbereich 5 bis 4000 min-1.
Ein auf Komponenten der Standard-Baureihe TNL/TLS basierendes Zentrum der Benzinger GmbH, Stand 7 C81, kann hier bestens mithalten. Das Spindelsystem der Drehmaschine hat eine Plangenauigkeit 0,6 µm und läuft auf 1µm rund. Um die Kreuzschlitten ebenfalls µm-genau zu positionieren, wurden direkte Meßsysteme mit Glasmaßstäben eingebaut. Sie haben eine Auflösung von jeweils 0,1 µm. In der Praxis bietet die Maschine damit eine auf 0,5 µm reproduzierbare Zustelltreue und eine Werkstückgenauigkeit von 1 µm. Die Antriebsleistung der Maschine beträgt 7,5 kW bei maximal 8000 min-1, der Stangendurchlaß 26 und 32 mm. Der Kreuzschlitten verfährt 300 mm in X-, und 240 mm in Z-Richtung. 12 Werkzeuge stehen zur Verfügung.
Die Drehmaschine Hawk 150 von Cincinnati Milacron, Stand 9 G04, ist wahlweise mit einer Acramatic A2100-Steuerung oder der 21i-CNC von Fanuc ausgerüstet und bietet eine Positionstreue von 4 µm in der Z-, sowie 2 µm in der X-Achse. Die Wiederholgenauigkeit in diesen Achsen beträgt 1 µm und 0,5 µm. Das Bett ist um 45 Grad abgeschrägt. Der maximale Weg der Z-Achse liegt bei 440 mm, die X-Achse verfährt 215 mm. Als Eilgangsgeschwindigkeit nennt Cincinnati hier 24 m/min und 16 m/min. Stangenmaterial bis 51 mm Durchmesser kann bearbeitet werden, für flache Teile steht ein hydraulisches Spannfutter mit 170 mm Durchmesser zur Verfügung. Angetrieben wird die Hawk 150 über einen 7,5 kW Spindelantrieb. Die maximale Drehzahl beträgt 5500 min-1.
Den ohnehin schwindenden Präzisionsunterschied zwischen Ein- und Mehrspindeldrehmaschinen will die Pittler Tornos GmbH, Stand 7 C80, mit ihrem Drehzentrum PM 20.8QMR jetzt weiter einebnen. So konnte die Längsmaßschwankung der Werkstücke durch eine verbesserte Blocklagerung des Längsschlittens auf wenige µm gedrückt werden. Auch die Umrüstzeiten wurden minimiert: Durch Stirnverzahnung der Kurven und einen einfacheren Zugang lassen sie sich jetzt auf rund 50 % des vorherigen Aufwands reduzieren. Eine Stückzeit von 2 s unterstellt, soll sich durch die insgesamt auf 0,3 bis 0,4 s verkürzten Nebenzeiten eine Steigerung bis zu 20 % erzielen lassen. Der Aufwand für diese Leistungssteigerung, betont der Hersteller, habe sich durch eine Reduzierung der Baugruppen im Rahmen halten lassen.
Industrieanzeiger
Titelbild Industrieanzeiger 17
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17.2021
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