Suchen

Siemens an der Prodex 2014 Grosse Werkstücke bis ins kleinste Detail fertigen

Redakteur: Bernhard Herzog

In Neuhausen, nur einen Steinwurf vom Flughafen Stuttgart entfernt, sitzt ein Maschinenbauer, der sich auf die Entwicklung und Herstellung von hochgenauen Portalfräsmaschinen spezialisiert hat. Da viele der hier gefertigten Maschinen in der Luftfahrt-Branche im Einsatz sind, ist der Blick aus dem Fenster auf ein anfliegendes Flugzeug nicht selten auch der Blick auf ein Anwendungsbeispiel eigener Maschinen.

Firmen zum Thema

Bei der FZ33 compact handelt es sich um eine Serienmaschine mit fixen Abmassen und modularem Aufbau.
Bei der FZ33 compact handelt es sich um eine Serienmaschine mit fixen Abmassen und modularem Aufbau.
(Bild: Siemens)

her. Welche Branche kann sich im heutigen globalen Wettbewerb noch raue Oberflächen oder geringe Fertigungsgenauigkeit erlauben? Selbst von grossen, auf Portalfräsmaschinen hergestellten Bauteilen werden heute beste Oberflächen und Genauigkeit erwartet. Seit mit konstruktiven Kniffs deren Nachteile wie Durchhänge oder Verkrümmungen überwunden wurden, kann man ihre Vorteile auch für mittlere Bauteilgrössen nutzen: Moderne Portalfräsmaschinen aus dem Hause F. Zimmermann GmbH in Neuhausen auf den Fildern sind obenfahrend in Gantry-Bauweise konstruiert. Als Erweiterung seiner FZ-Maschinenserie hat das Unternehmen kürzlich die «FZ33 compact» auf den Markt gebracht, die sich mit Arbeitsbereichen von 2500 mm in der X-, 3000 mm in der Y- und 1250 mm in der Z-Achse vor allem für die Fertigung vergleichsweise kleiner bzw. mittlerer Bauteile eignet. Die A. Erglis GmbH, ein Modell- und Formenbaubetrieb mit Sitz in Heilbronn-Horkheim, war erster Besteller dieser Kompaktmaschine; dort ging sie im April 2013 in Betrieb. Diese Maschine verfügt über einen Zimmermann-Fräskopf VH20 mit einer Siemens-Weiss-Motorfrässpindel (mit 45 kW Leistung und 25 000 U/min), einen Werkzeugwechsler, einen Späneförderer, eine Arbeitsraumabdeckung sowie eine innere Kühl-Schmiermittelzufuhr. Die Hochleistungsfrässpindel ist zur Fettdauerschmierung zudem mit einem automatischen Nachschmiersystem versehen.

Bei der Firma Erglis sind heute insgesamt vier Sinumerik-gesteuerte Portalfräsmaschinen mit unterschiedlich grossen Arbeitsräumen im Einsatz. Die zwei neueren sind mit dem Operator Panel «OP 019» ausgestattet. Dieser grosszügig dimensionierte Monitor bietet mit 19 Zoll Bildschirmdiagonale genügend Platz, um alle relevanten Steuerungsdaten mit einem Blick zu erfassen. Auf der FZ33 compact ist die neueste Steuerungsgeneration von Siemens, die «Sinumerik 840D sl», installiert. Sie verfügt über die Bedienoberfläche «Sinumerik Operate», die sich laut den Anwendern durch ihre intuitive Bedienbarkeit profiliert. Das bestätigt auch Rüdiger Hellwig, Gebietsverkaufsleiter Deutschland bei Zimmermann: «Die Maschinenbedienung ist mit dieser Oberfläche sehr einfach geworden. Wir haben die Erfahrung gemacht, dass sich die Bediener problemlos damit zurechtfinden.»

Bildergalerie

Dynamik, …

Abgesehen vom Modell- und Formenbau sind die Portalfräsmaschinen von Zimmermann auch in der Luftfahrtindustrie verbreitet, beispielsweise für die Fertigung von Flugzeugtragflächen-Segmenten. Insbesondere bei speziellen Strukturteilen, die eine Bearbeitung von Taschen erfordert, deren Wandneigung zum Boden einen spitzen Winkel bildet, ist die 3D-Fräserradiuskorrektur der Sinumerik sehr nützlich. «Dass bei der 5-Achs-Bearbeitung mittels dieser Korrektur problemlos Werkzeuge unterschiedlicher Radien eingesetzt werden können, ist eine Funktion, die von unseren Luftfahrt-Kunden sehr geschätzt wird», meint Hellwig.

Nicht nur für die Luftfahrt, sondern auch branchenunabhängig ist die Dynamik der Maschinen von Zimmermann ein wichtiges Kriterium für die Kunden. Denn der Druck auf die Produktion ist hoch und aus Gründen der Wirtschaftlichkeit ist ein hohes Tempo gefragt: einerseits für die Fahrwege, die bei grösseren Maschinen naturgemäss etwas weiter sind, andererseits aber auch im Sinne einer möglichst dynamischen Bearbeitung. An typischen Portalmaschinen-Werkstücken wird meist vom anfänglich Groben hin zum sehr Feinen gearbeitet. Mit jedem Arbeitsgang verschiebt sich dabei die Priorität: Steht anfangs vor allem die Geschwindigkeit im Vordergrund, rückt im Laufe des Prozesses eine hohe Oberflächenqualität in den Fokus – bis hin zum Finish, das zwar immer noch zügig, aber dennoch so gründlich und exakt vonstattengehen soll, damit kein Nacharbeiten am Werkstück notwendig ist.

Dynamik, Genauigkeit, …

Die Kombination aus hoher Stabilität und Steifigkeit, konstant bewegten Massen und dem dynamischen, langlebigen Zahnstangenantrieb ermöglicht diese präzise Bearbeitung der Werkstücke. Das findet seine Ergänzung im Frästechnologiepaket der Steuerung «Sinumerik MDynamics» und der funktionsstarken Bewegungsführung «Advanced Surface». Damit werden Geschwindigkeitsprofile von benachbarten Fräsbahnen automatisch harmonisiert; das verbessert gleichzeitig die Oberflächenqualität, die Präzision und die Bearbeitungsgeschwindigkeit.

Die Genauigkeit eines Werkstücks hängt aber unter anderem auch von der Exaktheit der kartesischen Achsen der Maschine ab, auf der es gefertigt wird. Grosse Maschinen bzw. solche mit grossem Arbeitsraum, wozu bekanntlich Portalfräsmaschinen zählen, bringen durch ihre schiere Grösse unweigerlich gewisse geometrische Ungenauigkeiten mit sich. Schon leichteste Durchhänge oder Verkrümmungen lassen Achsen nicken, gieren oder rollen. Selbst kleinste Abweichungen erfordern also eine Kompensation. Das sogenannte «Volumetric Compensation System (VCS)» der Sinumerik korrigiert solche Geometriefehler, indem es sie systematisch erfasst, in einer Datei festhält und korrigiert. Diese Korrektur erfolgt durch VCS automatisch und direkt in der Steuerung. Das bringt nicht nur eine grössere Genauigkeit, sondern auch den Vorteil, dass die einmal erstellten speziellen CNC-Programme austauschbar und an verschiedenen Maschinen verwendbar sind.

Dynamik, Genauigkeit, Verfügbarkeit

Bei der Anschaffung einer Maschine ist neben der Leistungsfähigkeit der Technik auch die Zuverlässigkeit von Maschine und Service sehr wichtig, also die Antwort auf die Frage, ob und wie lange mit einer hohen Verfügbarkeit gerechnet werden kann. Das beinhaltet gleich mehrere Aspekte: Es geht gleichermassen um ausreichend lange Maschinenstandzeiten, geringe Ausfallwahrscheinlichkeiten und – sollte es doch zu einem Ausfall kommen – um schnelle Abhilfe: Denn Zimmermann-Maschinen sind weltweit im Einsatz. Im Servicefall muss gewährleistet sein, dass Ersatzteile ohne Verzögerungen bereitgestellt werden können, egal, wo auf der Welt der Anwender produziert. Die langjährige Zusammenarbeit mit Siemens als Systemlieferant für elektrische und mechanische Komponenten sowie für Steuerungstechnik hat sich laut Zimmermann auch dabei bewährt. Deshalb sind beispielsweise alle Achsen der FZ33 compact mit den hochgenauen Umrichtern Sinamics S120 und den Vorschubmotoren Simotics S (hier die Servomotoren 1FT7/1FK7) von Siemens ausgerüstet. «Wir können uns darauf verlassen, dass die erforderlichen Teile zuverlässig zur Verfügung stehen, egal, ob es um Europa, USA, China oder ein anderes Land geht», so Rüdiger Hellwig. <<

(ID:43025427)