Peter Wolters GmbH: Komplett-Schleifen grosser Spindelkomponenten

| Redakteur: Böhm

Der Innenschleifkopf kann mit bis zu vier Schleifspindeln ausgerüstet werden und erhöht die Flexibilität erheblich. Präzisionsvorteil: Er sitzt auf dem gleichen Maschinenbett wie die Hauptspindel. (Bild: Böhm)
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Der Innenschleifkopf kann mit bis zu vier Schleifspindeln ausgerüstet werden und erhöht die Flexibilität erheblich. Präzisionsvorteil: Er sitzt auf dem gleichen Maschinenbett wie die Hauptspindel. (Bild: Böhm)

>> Voumard ist ein Innenschleifspezialist par excellence. Dass er aber noch mehr kann, zeigte sich eindrücklich bei einem SMM-Besuch beim High-End-Spindelhersteller Weiss GmbH im Raum D-Schweinfurt. Hier setzt man seit kurzem auf die kombinierte Innen- und Aussenschleifmaschine VM 360, die von Voumard (Voumard ist eine eingetragene Marke der Peter Wolters GmbH) extra für diese Anwendung bei Weiss entwickelt wurde. Die Produktivität stieg um 30 Prozent.

Der Präzisionspindelhersteller Weiss GmbH gehört im europäischen Raum zu einem der führenden Hersteller von High-End-Werkzeugmaschinen-Spindeln. Für die Schleifbearbeitung grösserer Spindelwerkstücke (bis zu 1 Meter Länge) und Präzisionsflansche (max. D=800 mm) wurde von dem Maschinenbauer Voumard die kombinierte Innen- und Aussenschleifmaschine VM 360 entwickelt. Dadurch stiegen Präzision und Prozesssicherheit. Letztlich erhöhte sich die Produktivität um zirka 30 %.

Bisher zwei Maschinen im Einsatz

Bevor Weiss die neue Maschine geliefert bekam, wurden die Werkstücke getrennt auf einer Aussen- und anschliessend auf einer Innenschleifmaschine gefertigt.

Der Grund, warum man bei Weiss nach dieser Lösung gesucht hat, war folgender, wie Juergen Geyer (Director Plant, Weiss GmbH) betont: «Der wichtigste Aspekt für uns war, dass wir eine höhere Genauigkeit am Werkstück benötigen. Gerade im Spindelbereich zählt jeden Mikrometer. Hinzu kam der Aspekt der Prozessstabilität. Aufgrund dessen, dass wir nicht mehrfach umspannen müssen, ist die Prozessstabilität jetzt erheblich besser, als wenn die Bearbeitung auf zwei getrennten Maschinen durchgeführt wird.»

Das Unternehmen Weiss ist mit den Resultaten der neuen VM 360 absolut zufrieden, und das bedeutet etwas. Denn die Weiss GmbH ist nicht irgendein Massen-Spindelhersteller, sondern entwickelt und konzipiert Spindeln für einen höchst anspruchsvollen Werkzeugmaschinenmarkt.

Juergen Geyer: «Unser Schwerpunkt sind Dreh-, Fräs-, Schleifspindeln, aber auch Sonderanwendungen. Wir entwickeln und produzieren Individuallösungen für unseren Kunden, so kann sich der WZM-Hersteller mit unseren Spindeln vom Wettbewerb abheben. Im europäischen Bereich gibt es fünf namhafte Hersteller, die in einem ähnlichen Segment wie wir agieren. Wir sehen uns in diesem High-End-Bereich als Nummer 1 bis 2 im europäischen Raum.» Auf die Kernkompetenzen im fertigungstechnischen Bereich angesprochen antwortet Juergen Geyer: «Themen wie Entwicklung, Hartbearbeitung, Montage und Prüftechnik gehören zu unseren Kernkompetenzen.»

Ergänzendes zum Thema
 
High-End-Spindeln für Werkzeugmaschinen
 
Hochpräzisionsmaschinen für die Innen- und Aussenbearbeitung

Bis 800 mm Durchmesser auf 3 µm genau

Frank Runkel (Product Manager Voumard bei der Peter Wolters GmbH) sagt: «Die Grössenordnung der zu bearbeitenden Werkstücke, über die wir hier sprechen, ist schon beachtlich. Das sind Werkstück-Dimensionen, wie sie auch beim Flugzeugturbinen-Bau auftreten können. 800 mm Aussendurchmesser und bis zu 900 mm Länge können auf dieser Maschine bearbeitet werden. Der maximale Innendurchmesser liegt bei 630 mm und die Schleiftiefe bei bis zu 500 mm. Das sind schon recht ordentliche Werte, das Besondere sind jedoch die hochgenauen Bearbeitungsergebnisse, die sich trotz der grossen Werkstückabmessungen auf dieser Maschine erreichen lassen. Diese Maschine wird somit sowohl für die Luftfahrt- als auch für die Spindel-Industrie hochinteressant. Das Spannen der Teile erfolgt in der Regel über Magnetfutter, was insofern vorteilhaft ist, als dass hier keine mechanischen Spannungen in das Werkstück eingebracht werden, die zu Ungenauigkeiten führen könnten.»

Flexibilität sind kaum Grenzen gesetzt

Der Flexibilität der VM 360 sind kaum Grenzen gesetzt. Für die Bearbeitung von Konen und Fasen kann der Werkstückspindelstock in seiner B-Achse um +/–15° geschwenkt werden. Die Aussenschleif- und Innenschleifeinrichtung kann in der Längsachse (Z1 und Z2) um je 1000 mm verfahren werden. Der Innenschleifkopf verfügt über bis zu 4 Innenschleifeinheiten und ist auf dem gleichen Bett wie der Werkstückspindelkopf gelagert. Der schwenkbare (–100/+40°) Aussenschleifkopf kann mit zwei Schleifscheiben bestückt werden, die auf der gleichen Spindelwelle gegenüberliegend sitzen. Mit dieser Konfiguration ist die VM 360 auf das Werkstückspektrum von Weiss optimal zugeschnitten.

Sehr hohe Genauigkeitsanforderungen

Juergen Geyer: «Wir haben im Spindelbau oft Werkstücke mit kombinierter Innen- und Aussenbearbeitung. Die Präzisionsanforderungen liegen bei uns im 3- bis 4-µm-Bereich sowie mit einem maximalen Koaxialitätsversatz von 5 µm, und dies bei Werkstücken bis zu 800 mm Durchmesser. Bei diesen Dimensionen solche Toleranzen zu fertigen, ist alles andere als selbstverständlich. Wenn Sie sich vorstellen, ein solches Teil in zwei Aufspannungen zu bearbeiten, haben Sie allein durch das Umspannen einen Versatz von 1 bis 3 µm, wenn Sie sich viel Mühe beim Ausrichten geben und Zeit investieren. Durch die hohe Genauigkeitsanforderung sind wir heute gezwungen, die Teile in einer Ausspannung zu schleifen, um auch die hohen Formgenauigkeiten zu erreichen.»

Maschinenkonzept optimal ausgelegt

Um solche Genauigkeiten zu garantieren, muss das Maschinenkonzept entsprechend durchdacht sein. Frank Runkel: «Bei den Wiederholgenauigkeiten der Maschine reden wir von zehntel Mikrometer. Wir schleifen die Auflageflächen für die Führungsbahnen im Maschinenbett nicht möglichst eben. Das würde aufgrund der unvermeidlichen Durchbiegung der fertig montierten Maschine zu Ungenauigkeiten von einigen Mikrometern führen, die wir uns nicht leisten können und wollen. Stattdessen werden die Flächen mit höchster Präzision kurvenförmig bearbeitet, um die spätere Durchbiegung zu kompensieren. Auf diese Weise erzielen wir in der fertigen Maschine unter Lastbedingungen eine ideale Gradheit der Führungen und zwischen den Spitzen von Werkstückspindel und Innenschleifspindel einen maximalen Versatz von lediglich einem Mikrometer, was sich bei der Bearbeitung des Werkstücks in einer unerreichten Präzision zeigt. Die Endbearbeitung des Maschinenbettes wird noch immer manuell durchgeführt und erfordert jahrelange Erfahrung. Aber der Aufwand lohnt sich, denn das Konzept der Schleifmaschinen ist in jeder Hinsicht darauf ausgelegt, höchste Präzision beim Innenschleifen zu erreichen. »

Hohe Produktivität bei kleinen Losgrössen

Juergen Geyer: «Im Durchschnitt haben wir eine Losgrösse von sieben Teilen pro Auftrag und mussten mit den Werkstücken immer von der ersten Maschine (Aussenschleifen) auf die zweite Maschine (Innenschleifen) gehen. Durch die Komplettbearbeitung sparen wir uns den Umrüstaufwand. Der Rüstaufwand pro Werkstück auf der neuen Voumard ist zwar etwas grösser, aber er fällt nur noch einmal an. Auch der Aufwand für das Be- und Entladen halbiert sich. Das bringt uns letztlich eine verbesserte Durchlaufzeit und im Endeffekt effektiv Einsparungen. Ich würde sagen, dass die Produktivität um 30 % gestiegen ist, und das ist eine vorsichtige Schätzung.»

Frank Runkel hebt im Zusammenhang mit dem Einrichten der Maschine auch den folgenden Aspekt hervor: «Der Maschinenbediener hat eine sehr gute Zugänglichkeit und Einsicht in die Maschine. Gerade bei diesen Werkstücken und der komplexen Bearbeitung ist das sehr wichtig. Das Maschinendesign ist von dem Designer Fernand Hofer konzipiert worden, der in diesem Bereich bereits einige Maschinendesigns entwickelt hat. Ein gutes Maschinendesign wirkt sich letztlich auf eine Optimierung der Einrichtzeiten aus.»

Qualität ist Thema Nummer 1

Doch zurück zu den Maschinenspindeln: Voumard fertigt seine Spindeln selbst, wie Frank Runkel betont: «Das ist eine unserer Kernkompetenzen. Gerade als Schleifmaschinenhersteller können wir das sehr wirtschaftlich bewerkstelligen. Aber es gibt auch Kunden, z.B. aus Asien, die wollen, dass wir Spindeln anderer Hersteller verwenden. Das ist für uns natürlich kein Problem, da das Maschinenkonzept sehr flexibel ausgelegt ist.» Auf die Frage, wie das Unternehmen Weiss die Voumard-Spindeln als Spindel-Experte bewertet, antwortet Juergen Geyer : «Ich muss sagen, die Spindeln der Voumard-Maschinen sind gut, und wir als Anwender benötigen eine Gesamtanlage aus einer Hand, so dass unsere Prozessanforderungen erfüllt werden.»

Gute Erfahrungen

Dass die Wahl auf diesen Maschinen-Lieferanten fiel, begründet Juergen Geyer wie folgt: «Aufgrund unserer sehr guten Erfahrungen – 12 unserer 20 Maschinen sind Voumard-Maschinen – haben wir weiter in diese Maschinen investiert. Die Stabilität und Zuverlässigkeit der Maschinen sind definitiv überzeugend. Bei dieser speziellen Maschine mit der kombinierten Aussen- und Innenschleifapplikation sind wir an den Schleifspezialisten herangetreten und haben unsere Vorstellungen kommuniziert: «Will die Fa. Voumard für uns eine Schleiftechnologie zur Komplettbearbeitung entwickeln?» So ist letztlich die VM 360 entstanden. Die sehr gute Zusammenarbeit mit den Schleifspezialisten während des Projektes sowie die sehr guten Ergebnisse haben uns darin bestätigt, dass unsere Entscheidung die richtige war.»

Beeindruckendes Ergebnis

Juergen Geyer sagt abschliessend zu der Maschinenlösung: «Die Kombination der Schleifprozesse ist sicher das Anspruchsvollste bei der Anwendung, vor allem in der Genauigkeit in den verschiedenen Achsen zueinander, das ist wirklich enorm. Dass man den Spindelstock zudem noch schwenken kann, ist das i-Tüpfelchen. Alles zusammengenommen ist ein wirklich beeindruckendes Ergebnis zustandegekommen.» <<

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