Prodex 2014

Für die Zukunft: komplex und geringe Losgrössen

| Redakteur: Anne Richter

Die Index G220 verfügt über einen grosszügigen Arbeitsraum mit grossen X- und Y-Verfahrbereichen.
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Die Index G220 verfügt über einen grosszügigen Arbeitsraum mit grossen X- und Y-Verfahrbereichen. (Bild: Index)

Mit seinem Dreh-Fräszentrum G220, einer kompletten Neukonstruktion, orientiert sich Index an Marktanforderungen wie der zunehmenden Komplexität der Bauteile und sinkenden Losgrössen. Dank einer fünfachsfähigen Motorfrässpindel und einem Werkzeugrevolver mit Y-Achse ist die G220 in der Lage, sehr flexibel zu agieren und nahezu jede Dreh- und Fräsbearbeitung auszuführen. Auf der Prodex, auf dem Stand von Springmann, wird die G220 zum ersten Mal in der Schweiz gezeigt.

ari. Die Zukunft fordert von Werkzeugmaschinen eine hohe Flexibilität und Leistungsdichte, da in viele Werkstücke immer mehr Funktionen integriert werden. Zusätzlich werden die Bauteile tendenziell immer kleiner, und die Variantenzahl nimmt zu. Komplettbearbeitung ist ein Schlüssel, um diese Herausforderung zu meistern, dabei den steigenden Qualitätsanforderungen gerecht zu werden und kostenseitig konkurrenzfähig zu sein.

Drehen und fräsen auf wenig Fläche

Vor diesem Hintergrund hat die Entwicklungsabteilung des nun hundertjährigen Drehmaschinenherstellers Index sein ganzes Know-how in die Neukonstruktion des Dreh-Fräszentrums G220 eingebracht. Entstanden ist eine kompakte Maschine, die auf rund 10 m2 Aufstellfläche (ohne Stangenlader) Dreh- und Fräsbearbeitung (auch fünfachsig) auf gewohnt hohem Niveau bietet.

Die Basis bildet dabei ein stark verripptes Gussmaschinenbett, welches zusammen mit den grosszügig dimensionierten Linearführungen in den X- und Z-Achsen für sehr gute Stabilitäts- und Dämpfungseigenschaften sorgt. Die senkrechte Verkleidung des Arbeitsraums wurde mit einem einteiligen Abdeckblech anstelle pflegeintensiver Teleskopbleche realisiert. Der Z-Achsenschlitten mit der Motorfrässpindel und der hydrostatisch gelagerten Y/B-Achse sind als Portal symmetrisch ausgestaltet. Alle wesentlichen Maschinenkomponenten wurden mit Hilfe von Berechnungs- und Simulationsmodellen optimiert, um einerseits leicht und andererseits stabil zu bauen, was insgesamt die hohe Dynamik, aber auch die äusserst gute Zerspanungsleistung der Maschine begünstigt.

Ergonomieband unterstreicht die Bedienerfreundlichkeit

Einen wesentlichen Einfluss auf die Neukonstruktion hatten auch ergonomische Gesichtspunkte. Mit dem auf der Maschinenumhausung angebrachten türkisfarbenen Ergonomieband wird eine Zone markiert, die für einen Maschinenbediener optimal zugänglich ist. In diesem Bereich können alle notwendigen Handgriffe zum Rüsten und Bedienen der Maschine ergonomisch optimal erfolgen. Denn alle relevanten Komponenten, also Haupt- und Gegenspindel, Revolver und Motorfrässpindel, aber auch das Bedienpult der Maschine befinden sich innerhalb dieses Ergonomiebereichs.

Viel Platz für effiziente Dreh- und Fräsbearbeitung

Die Arbeitsspindeln (Haupt- und Gegenspindel) sind baugleich ausgeführt, fluidgekühlt und bieten einen Stangendurchlass von 65 mm (Spannfutter bis max. 250 mm Durchmesser). Der Abstand zwischen den Spindeln beträgt 1280 mm und die maximale Drehlänge 1000 mm. Die Motorspindeln der Haupt- und Gegenspindel ermöglichen durch ihre Leistung von 20 / 24 kW (100 % / 40 % ED), ihrem Drehmoment von 135/190 Nm und einer maximalen Drehzahl von 5000 min–1 eine produktive Drehbearbeitung.

Ergänzendes zum Thema
 
Vorteilhafte Details der Index G220

Die Spindelmitte befindet sich 1350 mm über dem Boden. Im unteren Bereich ist der Werkzeugrevolver angeordnet, bei dem der Kunde die Wahlmöglichkeit zwischen VDI-25- oder VDI-30-Werkzeugaufnahmen hat. Entsprechend stehen im Werkzeugrevolver 18 oder 12 Stationen zur Verfügung, die alle mit einzeln angetriebenen Werkzeugen bestückt werden können (max. 6 kW, 18 Nm und bis zu 7200 min–1).

Zeitgleiche Bearbeitung an Haupt- und Gegenspindel

Der Werkzeugrevolver ist nicht nur in X- und Z-Richtung verfahrbar (Durchschaltraum in X 150 mm und in Z 155 mm), er besitzt auch eine lineare Y-Achse mit einem Verfahrbereich von +/–50 mm. Dank des grossen Arbeitsraumes und dem Abstand zwischen der Haupt- und Gegenspindel kann kollisionsunkritisch mit der Motorfrässpindel und dem Werkzeugrevolver zeitgleich – auch stirnseitig – an der Haupt- und Gegenspindel bearbeitet werden.

Die fluidgekühlte Motorfrässpindel ist oberhalb der Drehachse angeordnet. Mit ihrem leistungsstarken Antrieb (max. 11 kW, 30 Nm und 18 000 min–1) sowie mit der über einen Torquemotor direkt angetriebenen und hydrostatisch gelagerten B-Achse lassen sich aufgrund der hohen Dämpfung und Steifigkeit nahezu jegliche Bohr- und Fräsbearbeitungen durchführen.

Mit einem Y-Hub von +/–80 mm, einem Schwenkbereich der B-Achse von –35 / +215 Grad sowie einem grossem X-Verfahrweg – der auch 30 mm unter Drehmitte reicht – können darüber hinaus auch alle Geometrien bis hin zur Fünfachsbearbeitung problemlos und produktiv hergestellt werden.

Auch der Einsatz von lang auskragenden Werkzeugen ist kein Problem, was insbesondere für die mehrachsige Bearbeitung Vorteile bietet.

Hauptzeitparalleles Rüsten

Die Motorfrässpindel bedient sich aus einem ein- oder optional zweireihigen Werkzeugkettenmagazin, das Platz für 70 oder 140 Werkzeuge (HSK-A40) bietet. Die Stationen sind in Köcherbauweise ausgeführt, wodurch die Werkzeuge vor Verschmutzung von Öl und Spänen geschützt sind. Im Standard können Werkzeuge mit Abmessungen bis zu 50 mm im Durchmesser und 200 mm Länge eingesetzt werden. Alternativ lassen sich – bei freien Nebenplätzen – auch Werkzeuge bis zu 120 mm Durchmesser und 300 mm Länge verwenden.

Besonderer Anwendernutzen geht vom doppelreihigen Werkzeugmagazin mit 140 Plätzen aus, denn es ermöglicht das hauptzeitparallele Rüsten. Das heisst, während die erste Magazinkette den laufenden Bearbeitungsprozess unterstützt, kann der Maschinenbediener die zweite Magazinkette mit neuen Werkzeugen rüsten. Ein weiterer Pluspunkt des Werkzeugmagazins der G220 ist die integrierte Bohrerbruchkontrolle. Bevor ein Werkzeug nach seinem Einsatz wieder im Werkzeugmagazin abgelegt wird, erfolgt über eine Lichtschranke eine automatische Prüfung, ob das Werkzeug noch komplett vorhanden ist. Die Einrichtung kann optional auch mit einer Werkzeugbruch- und Verschleissüberwachung durch Auswertung der Motorstromaufnahmen der Achsantriebe kombiniert werden.

Schonendes Werkstückhandling

Grundsätzlich kann an das Dreh-Fräszentrum G220 jedes gängige Stangenlademagazin angeschlossen werden. Besondere Vorteile bietet jedoch die neue Version des Index-eigenen Stangenlademagazins MBL, bei dem die Stangen in Wälzlagern geführt werden. Dank der wälzgelagerten Lagerschalen zeichnet sich das Index MBL durch eine sehr präzise und schwingungsarme Stangenführung aus. Unabhängig von der Stangendrehzahl dreht sich die Stange immer exakt in der Drehmitte. Das Index MBL eignet sich für Stangendurchmesser bis 65 mm und eine Stangenlänge von wahlweise 3200 mm oder 4200 mm. Ein integriertes Messsystem ermöglicht eine optimale Reststückbearbeitung. Durch seine elektrischen Antriebe agiert das MBL hoch dynamisch und kann in der neuen Version auch deutlich geringere Rüstzeiten vorweisen als bisher.

Integrierte Portalabnahmeeinrichtung

Zur schonenden Abnahme der bearbeiteten Werkstücke hat Index eine CNC-gesteuerte und CNC-programmierbare Portalabnahmeeinheit installiert. Sie ist in der Lage, sowohl Reststücke aus der Hauptspindel als auch Fertigteile aus der Gegenspindel zu entladen (max. 65 mm Durchmesser, 400 mm Länge und 7,5 kg Gewicht). Diese werden anschliessend auf einem integrierten Transportband abgelegt und nach rechts aus dem Arbeitsraum der Maschine abgeführt.

Präzisionsbearbeitung erfordert Temperaturstabilität

Für eine konstant hohe Präzision bei der Bearbeitung ist nicht nur ein stabiler Maschinenaufbau erforderlich. Eine grosse Rolle spielt auch die Temperaturstabilität der Maschine. Um die in den fluidgekühlten Spindeln und im Schaltschrank entstehende Wärme abzuführen, hat Index einen durchgängigen Flüssigkeitskreislauf mit einer Schnittstelle integriert, die zur Wärmeabführung entweder den Anschluss an ein dezentrales Kühlaggregat oder an eine zentrale Kühlanlage ermöglicht. Durch die Möglichkeit der Kühlung abseits der Produktion und durch den Verzicht auf die früher üblichen Lüfter können Lärm- und Wärmeemissionen im Maschinenumfeld auf ein Minimum reduziert werden.

Netzwerkintegrierte Steuerungstechnik

Ein besonderes Highlight hinsichtlich Bedienerfreundlichkeit und Prozesssicherheit bietet die in der G220 eingesetzte neueste Index-Steuerungsgeneration C200 SL. Sie basiert auf der Siemens Sinumerik 840D sl (solution line) und einem 18,5-Zoll-Wide-Screen-Touch-Bildschirm. Mit diesem Bedienfeld und neuester kapazitiver Touch-Technik – die sogar eine Bedienung mit Handschuhen zulässt – ist es Index gelungen, zahlreiche Dreh- und Tippschalter von der Maschinensteuertafel direkt in den Bildschirm einzubinden. Eine Berührung mit dem Finger reicht aus, um Funktionen zu aktivieren, Dateien und Ordner zu öffnen oder ganze Anzeigeseiten zu verschieben. Das macht die Navigation viel einfacher als früher mit Tastatur und Maus.

Zur Auswahl stehende Tasten und Schalter, die dem aktuellen Maschinenstatus entsprechend bedienbar und deren Bewegungen freigegeben sind, werden selektiv hinterleuchtet; unzulässige bleiben dunkel. Blinkende Tasten zeigen eine notwendige Bedienerfreigabe an. Dadurch werden die Bediener geführt und Fehler vermieden.

Virtuelle Maschine und Kollisionsschutz

Doch das Bedienfeld lässt sich nicht nur zur Maschinensteuerung nutzen. Es bietet einen zweiten Eingang, den Index für die Virtuelle Maschine (VM) verwendet (Option). Auf Knopfdruck kann der Bediener auf das sogenannte «VM on Board» umschalten und unabhängig vom laufenden Maschinenbetrieb die Simulation nutzen. Aufgrund der neuen technischen Voraussetzungen, die von der Siemens Sinumerik 840D sl bereitgestellt werden, hat Index zusätzliche Funktionen in der VM entwickelt. So erlaubt «CrashStop» die Voraussimulation des auf der Maschine laufenden Werkstückprogramms. Bei einer virtuell erkannten Kollision löst die Funktion einen rechtzeitigen Maschinenstopp vor dem realen Crash aus. Mit «RealTime» lässt sich das Maschinenprogramm am Maschinenbedienfeld zeitparallel simulieren und ermöglicht dadurch eine Echtzeitbetrachtung des Bearbeitungsablaufs bei schwer einsehbaren Arbeitsraumsituationen. Unter «CAM on Board» ist sogar das NX-CAM-System mit Index-Postprozessor direkt an der Maschine einsetzbar, was vor allen bei umfangreichen Fräsbearbeitungen nützlich ist. Neu ist auch IT-FIT – die Index-Traub-Fabrik-Informations-Technologie – mit der sich der Maschinenbediener Informationen aus dem Unternehmensnetzwerk abrufen kann, beispielsweise Bauteilzeichnungen zum Einrichten der Maschine. <<

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