Mit Simulation und Effizienz trumpfen

Die Steuerungswelt in der WZM-Branche erfüllt Kriterien wie vorausschauende Geschwindigkeitsführung, Ruckbegrenzung, Geschwindigkeits- und Beschleunigungsvorsteuerung, Kompensation von mechanischen und Temperaturfehlern oder Mehrachstransformation. Doch das Profil zukünftiger CNC-Steuerungen ist breiter geworden. Der Trend zur Modularisierung von Maschinen verstärkt sich und vermehrt halten mechatronische Komponenten Einzug. Das Verhältnis von Hard- und Software wird sich weiter in Richtung von Software verschieben mit gestiegenen Anforderungen an Security und Safety.

Die Fanuc Gruppe zeigt beispielsweise in Halle 3, Stand E 02/G 01 viele neue Funktionen speziell für die Produktivitätssteigerung der CNC-Steuerungsserie 30i/31i/32i, die speziell für komplexe Werkzeugmaschinen entwickelt wurden. Die Besucher werden neue 5-Achs-Bearbeitungsfunktionen wie Smooth TCP und TCP2 entdecken. Diese neuen Funktionen minimieren die Bearbeitungszeit und maximieren die Bearbeitungsqualität. Daneben werden Erweiterungen der Kollisionsschutzfunktion 3D Interference Check und die Funktion Quick Program Restart ausgestellt. Letztere ermöglicht eine schnellere Weiterbearbeitung, beispielsweise nach einem Werkzeugbruch.

Die Steuerung der Serie 0i-D bietet Nano-Interpolation und ist als Steuerungslösung für eine Vielzahl von anspruchsvollen Werkzeugmaschinen-Anwendungen gedacht. Neben der Zuverlässigkeit bietet die Steuerung nun auch die Sicherheitsfunktion Dual Check Safety. Damit wird ein höherer Schutz für Bediener und Maschine erzielt. Außerdem wird die neue Stand-alone-Version zum Einbau in den Schaltschrank vorgestellt. Dabei ist die Steuerung über eine serielle Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle mit einem Industrie-PC vom Typ Panel i verbunden, der Windows Embedded PC Funktionalität bietet. Durch diese Trennung von CNC- und PC-Technologie wird die Zuverlässigkeit der Steuerung nicht beeinträchtigt.

Einen Themenschwerpunkt setzt die Dr. Johannes Heidenhain GmbH in Mailand auch in Halle 3 auf die anwendungsbezogene Präsentation seiner Steuerungen. So gibt es wieder viele neue Funktionen und Verbesserungen. Der Hersteller hebt hier die dynamische Kollisionsüberwachung beim Einrichten hervor. Neu sind hier die Möglichkeiten der freien Eingabe der Spannmittel. Die Genauigkeitsanforderungen insbesondere im Bereich der Fünfachs-Bearbeitung werden immer höher. So sollen komplexe Teile exakt und mit reproduzierbarer Genauigkeit auch über lange Zeiträume gefertigt werden können. Anwendungstechniker präsentieren die Funktionen KinematicsOpt und KinematicsComp, die helfen, diese hohen Anforderungen auch in die Realität umzusetzen. Die Funktion KinematicsOpt vermisst bei eingewechseltem Tastsystem vollautomatisch die an Ihrer Maschine vorhandenen Drehachsen. Die Messung ist unabhängig davon, ob es sich bei der Drehachse um einen Rund- oder Schwenktisch oder um einen Schwenkkopf handelt. Aus den gemessenen Werten ermittelt die TNC die statische Schwenkgenauigkeit. Dabei minimiert die Software den durch die Schwenkbewegungen entstehenden Raumfehler und speichert die Maschinengeometrie am Ende des Messvorgangs automatisch in den jeweiligen Maschinenkonstanten der Kinematiktabelle ab.

Mit KinematicsComp ist die Steuerung in der Lage, geometrische Lage- und Komponentenfehler der Achsen einer Werkzeugmaschine zu kompensieren. Es wird dabei nur die Position des Tool Center Points korrigiert. Das vermeidet unerwünschte Bewegungen bei der Simultanbearbeitung.

Die NUM GmbH aus Holzmaden zeigt neben einem fertig integrierten Schneidkopf für hoch entwickelte Plasma-, Laser und Wasserstrahlschneidmaschinen ein 3D-Simulationspaket. Es verbindet die Werkstücksimulation mit der Kollisionsüberwachung und weiteren leistungsfähigen Funktionen. Dank der rechnergestützten Engineering-Software sind die Maschinenbauer in der Lage, mit ihren Maschinen eine neue Generation von Optimierungs-Tools anzubieten, die dem Anwender zur Maximierung des Fertigungsdurchlaufs und der Produktivität verhelfen. Das Software-Tool mit der Bezeichnung True 3D ist eine Allzweckversion des bekannten NUM-3D-Simulators für Mehrachsen-Schleifanwendungen.

Die Bosch Rexroth AG wird in Mailand ihre MTX-Steuerungsfamilie um das kompakte Mitglied MTX Micro erweitern. Weitere Verbesserungen hinsichtlich Produktivität und Energieverbrauch versprechen die in die MTX integrierten Analysetools IndraMotion MTX cta (Cycle Time Analyzer) und MTX ega (Energy Analyzer). Am Beispiel der 3- bis 5-Achs-Freiformflächenbearbeitung verbindet so MAG Hüller Hille in seiner neuen NBV 400 eine Automatisierung mit einem innovativen Energiesparmodus. In enger Systempartnerschaft mit Rexroth dimensionierten die Konstrukteure die gesamte Mechatronik neu, optimierten die Bewegungsführung und setzten innovative Rekuperations- und Stand-by-Konzepte um. Durch die deutlich erhöhte Energieeffizienz bei gleichzeitig kurzen Bearbeitungszeiten erreicht MAG Hüller Hille mit minimalem Aufwand einen maximalen Ausstoß und senkt so die Stückkosten. Bei der Grundprogrammierung der auch für die Schwerzerspanung geeigneten NBV 400 schöpften die Programmierer die Möglichkeiten einer optimierten Bewegungsführung aller Achsen aus. Der konsequente Einsatz von Ruckbegrenzungen, Splines und verschleifenden Bewegungen verhindert unnötige, energieintensive Beschleunigungen und Verzögerungen. Gleichzeitig bleibt die hohe Dynamik in der Bearbeitung erhalten. Ein dreistufiges Stand-by-Konzept versetzt aktuell nicht benötigte Antriebe automatisch und stufenweise in Ruhezustände. Das reduziert unproduktiven Energieverbrauch bei gleichzeitig schnellem Wiederanlauf der Antriebe, wenn sie für den Bearbeitungsprozess benötigt werden.

Außer seiner neuen Kompaktsteuerung Sinumeric 828D (siehe auch Seite 22) zeigt Siemens Drive Technologies Lösungen für die energieeffiziente Automatisierung von Werkzeugmaschinen. Das Spektrum reicht von Innovationen bei Komponenten mit verbesserten Wirkungsgraden bis hin zur energieeffizienten Optimierung der Maschine bereits in der Engineeringphase mit Hilfe von Simulationstools.

Energiemanagement bei Werkzeugmaschinen beginnt beispielsweise bei der intelligenten Einspeisung über den Motor mit verbessertem Wirkungsgrad und reicht bis hin zur kompletten energieeffizienten Maschinenoptimierung. Mit Simulationstools können Maschinen bereits in der Engineeringphase mit Blick auf die Energieeffizienz optimiert werden. Mit dem Dienstleistungspaket Mechatronic Support kann der Verbund aus Mechanik und Antriebstechnik einer Maschine analysiert und verbessert werden. Dazu gehört auch die verbrauchsrelevante Optimierung der bewegten Massen. Über die durchgängige CAD/CAM/CNC-Kette kann die Fertigung von Produkten bereits beim Design energieeffizient gestaltet werden.

Während des Betriebs sichert die Sinumerik-Steuerung Einsparungen über ein steuerungsseitiges Energiemanagement. Dazu zählen der Einsatz intelligenter Regelalgorithmen und von Steuerungssoftware zur Optimierung von Beschleunigungen oder Ruckbegrenzungen. Die effiziente Steuerung von Nebenprozessen, wie Kühlung oder Werkzeugwechsel, sowie der bedarfsorientierte Betrieb von Hilfsantrieben für maschinennahe Logistikaufgaben kann erhebliche Energieeinsparungen bewirken. Je nach Applikation sind das bis zu 60 % der eingesetzten Energie, wenn zum Beispiel Werkzeugwechsel in ihrer Dynamik reduziert oder Späneförderer nur bei Bedarf zugeschaltet werden.

Auch der Einsatz energieeffizienter Komponenten wie Motoren oder Umrichter spart Energiekosten. Mit der Reihe Sinamics steht dem Anwender eine Antriebsfamilie zur Verfügung, die mit „Intelligent Infeed“ für eine optimale Blindleistungskompensation im Versorgungsnetz sorgt und Bremsenergie in den Stromkreis zurückspeisen kann. Beim Einsatz intelligenter Einspeisetechnologien besteht zudem häufig die Möglichkeit, Anschlusswerte und Leitungsquerschnitte signifikant zu reduzieren, was Kosten spart.

Werner Möller werner.moeller@konradin.de

Werkzeugmaschinen müssen effizient betrieben und flexibel auf neue Produktanforderungen angepasst werden können. Zentraler Bestandteil des effizienten Betriebs ist ein durchgängiges Management von Energiebedarf und -verwendung. Lösungen sind Komponenten mit besseren Wirkungsgraden, Stand-by-Betrieb bis hin zu Optimierungen durch Simulation. So sinken die Betriebskosten beim Anwender und er steigert Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit.