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Wertschöpfung geschieht vor allem im Kopf

Vorarbeit zum HSC- und HPC-Einsatz bestimmt den Gewinn
Wertschöpfung geschieht vor allem im Kopf

High Performance und High Speed Cutting kann man nicht einfach kaufen. Soll der Einsatz sich unterm Strich rechnen, müssen Voraussetzungen, Bedingungen und die Mittel zum Zweck geklärt sein. Eine Sonderschau gibt Hilfe zur Selbsthilfe.

Von Chefreporter Wolfgang Filì chefreporter@fili.net

HPC ist nichts wirklich Neues, sondern als Kürzel für High Power oder High Performance Cutting lediglich das aufgepeppte Etikett für die Zerspanung mit hohen Abtragsraten. Jedes Unternehmen, das mit Metallbearbeitung sein Geld verdient, beschäftigt sich zwangsläufig damit. Allerdings haben sich die Parameter gewaltig verändert. So wurde die durchschnittliche Bearbeitungszeit je Serienteil in den vergangenen zehn Jahren Zug um Zug – und unabhängig vom Material – nahezu halbiert. Spektakuläre Entwicklungssprünge sind und waren dabei rar.
Entscheidend sei vielmehr das kontinuierliche Verbessern und Optimieren von Stellgrößen und Prozessen, betont Prof. Eberhard Abele. Wer mit hohen Abtragsraten spanen wolle, müsse sich intensiver denn je mit den Voraussetzungen, Bedingungen und beteiligten Komponenten befassen – also mit dem Werkstück und dem Werkstoff, den Werkzeugen, der Werkzeugmaschine, der Rechnertechnik sowie dem Prozess an sich. Diese Vorarbeiten nehmen innerhalb des Wegs zwischen Auftrag und Output immer größeren Raum ein. Parallel zur harten Technik verlagere sich die Wertschöpfung in Richtung „Kopf“.
Genau hier setzt Abeles Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) an. Die vom Darmstädter Hochschullehrer und seinen Mitarbeitern organisierte Sonderschau (Halle 5.0 Stand 140) soll dem Normalzerspaner binnen zwei Stunden einen Überblick geben auf entscheidende Innovationen und Entwicklungsrichtungen in der mechanischen Fertigung. Vor allem um die Vermittlung von Know-how soll es dabei gehen, denn „Begreifen“ heißt auch „Anfassen“. Begleitet wird die Schau von einer Vortragsreihe, die die wichtigsten Innovationen auf dem Gebiet der Hochleistungszerspanung und ihr Rationalisierungspotential für die spanende Fertigung aufzeigt. Sie findet am zweiten Messetag zwischen 12.30 h und 18.00 h im Tagungsraum V und VI statt. Auf dem Gemeinschaftsstand in Halle 5.0 werden 20 Unternehmen mit ihren Exponaten die Prozesskette abbilden. Das Spektrum reicht von Präzisionswerkzeugen und Komponenten bis hin zur kompletten Werkzeugmaschine nebst CAD und CAM.
Durch das Ineinandergreifen der einzelnen Bereiche werden auch die synergetischen Vorteile dargestellt. Denn auch bei der Zerspanung mit hohen Abtragsraten gilt, dass das Ganze mehr ist als die Summe der Bestandteile. Zwei Stunden intensive Beschäftigung mit dem Thema, so versichert das Institut, reichten fürs Erste aus. Hinzu kommt, dass das PTW selbst an unterschiedlichen Rationalisierungsprojekten beteiligt ist, bezahlte Beratungsleistung anbietet und auch dieses auf der AMB dokumentiert.
Bei HSC – dem Spanen mit hoher Schnittgeschwindigkeit bei vergleichsweise kleiner Abtragsrate – sehen die Darmstädter Forscher ähnlichen Klärungsbedarf. Zwar seien Freiformflächen ohne Nachbearbeitung heute Realität und Spindeldrehzahlen um die 40 000 min-1 solider Maschinenstandard. Dennoch sei HSC im Normalfall kein so genanntes „Plug-and-produce“-Pro-dukt, sondern ein Verfahren mit zwingender Selbstbeteiligung.
Handfeste Chancen, über den Einsatz von Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungsbearbeitung Rationalisierungspotenzial zu knacken, bestehen überall dort, wo die Zerspanung mehr als 5 % der Herstellkosten ausmacht. Sind alle Voraussetzungen geklärt, lassen sich 2 bis 3 % Kosteneinsparung in den meisten Fällen erzielen.
Dabei dürfte die Dynamik der HSC-Maschinensysteme weiter zunehmen. Auf Branchenmessen hin und wieder verbreitete Slogans à la „5 g in den nächsten 5 Jahren“ klingen zwar viel versprechend, benennen jedoch lediglich den Einzelfall. Ungeachtet dessen haben Hersteller wie die Ludwigsburger Cross Hüller GmbH vor kurzem demonstriert, dass 3 bis 4 g Achsbeschleunigung durchaus machbar sind.
Dagegen repräsentieren Maschinen wie die C30 dynamic der Gosheimer Hermle AG (Halle 4.0, Stand 124 sowie Halle 5.0, Stand 140-20) das Hier und Jetzt in Sachen HSC. Das Unternehmen ist auf der Sonderschau vertreten. Der Grundaufbau der Maschine besteht aus einem Mineralgussbett in modifizierter Gantry-Ausführung. Durch modulare Konfiguration der Tisch- und Ausbauvarianten ergibt sich ein breites Einsatzspektrum. Zur Verfügung stehen vier Spindelvarianten zwischen 10 000 min-1 Touren und 200 Nm Drehmoment bis hin zur Hochgeschwindigkeits-Ausführung mit 40 000 min-1 und 17 Nm. Die Eilgänge in den linearen X-, Y- und Z-Achsen betragen 60 m/min bei Beschleunigungen 10 m/s². Weiteres Merkmal der C 30 ist der in den Seitenwänden des Maschinenbettes integrierte NC-Schwenkrundtisch. Seine 65 min-1 Umdrehungen in der C-Achse und 25 min-1 in der A-Achse werden über einen Tandemantrieb erreicht. Der Schwenkbereich von + 25 bis – 100° erlaubt ausreichend Bearbeitungsfreiheit im Arbeitsraum. Die hohe Tischbelastung von 800 kg bietet die Möglichkeit, auch große und schwere Teile aufzuspannen und mit High Speed zu zerspanen.

Fix- und Fertigfräsen

Die Hamburger Makino GmbH (Halle 5.0, Stand 140-14 und Halle 12.0, Stand 129) zeigt mit der dreiachsigen V22 ein vertikales Bearbeitungszentrum, das speziell für das Hartfräsen entwickelt wurde. Als kleinste Ausführung der vier Maschinengrößen umfassenden V-Serie wird sie erstmalig dem europäischen Markt vorgestellt. Anliegen der Reihe ist die Komplettbearbeitung – also das Schruppen und Schlichten in ein und derselben Spannung. Die Prozesskette lässt sich insoweit erheblich abkürzen. Entsprechend hat der Hersteller die V22 auf Konturgenauigkeit und Oberflächenqualität getrimmt: Sie liegen bei < 0,005 mm sowie Ra = 0,2 µm. X-, Y- und Z-Achse verfahren 320, 280 und 300 mm. Die Aufspannfläche misst 450 mm x 350 mm. Der Drehzahlbereich der kerngekühlten Arbeitsspindel umfasst 400 bis 20 000 min-1. Das Werkzeugmagazin hat 30 Plätze, als Schnittstelle dient der Hohlschaftkegel HSK-E32.
Als Basis für Dynamik, Geschwindigkeit und Genauigkeit der V22 rüstet Makino die Maschine mit der Microcomputer-Steuerung Professional 3 nebst integrierter Fanuc-CNC Typ 16i M aus. fi
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