Weltpremiere an der AMB 2018 Komplettbearbeitung: Produktiv bei Losgrösse 1, flexibel in der Serienfertigung

Autor / Redakteur: Anne Richter / Anne Richter

Stama präsentiert auf der AMB mit dem neu entwickelten MT 733er-Baukasten ihr Zukunftskonzept einer sowohl hochflexiblen als hochproduktiven Komplettbearbeitungslösung mit integrierter Automation.

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Blick in die MT 733 two: 5-Achs-6-Seiten-Komplettbearbeitung von Stange und Futter mit Fräsen und Drehen auf einem Fräs-Dreh-Zentrum.
Blick in die MT 733 two: 5-Achs-6-Seiten-Komplettbearbeitung von Stange und Futter mit Fräsen und Drehen auf einem Fräs-Dreh-Zentrum.
(Bild: Stama)

«Die gewachsenen Ansprüche in der Komplettbearbeitung komplexer Bauteile mit immer schwerer zu bearbeitenden Werkstoffen und höheren Genauigkeitsanforderungen war die Hauptmotivation, eine komplett neue Baureihe zu entwickeln. Mit den Vorgängermodellen wären wir diesen stetig steigenden Anforderungen über kurz oder lang nicht mehr gerecht geworden.», berichtet Dr.-Ing. Frank Müller, Leiter Konstruktion und Entwicklung bei der Stama Maschinenfabrik GmbH.

Ziel: mehr Leistung, mehr Funktionalität und mehr Genauigkeit

«Ziel bei der Entwicklung war vor allem, eine grös­sere Zerspanleistung zu erreichen, die Drehfunktionalität zu verbessern und eine höhere Präzision und Genauigkeit zu ermöglichen», präzisiert F. Müller. Herausgekommen ist die MT 733, eine Baureihe zur Komplettbearbeitung mit einer völlig neuen Konzeption, bei der trotzdem die bewährten Stama-Strategien erhalten wurden. Die wichtigste Neuerung ist dabei der Wechsel vom Fahrständerkonzept zur Portalmaschine. Weitere Optimierungen gibt es unter anderem an der Frässpindel, bei der Werkzeugschnittstelle, beim Thermomanagement und im Antrieb der Schwenkachse. Insgesamt sind über 90 Prozent aller Maschinenkomponenten der MT 733 neu entwickelt wurden.

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Fokus Flexibilität und Produktivität

«Mit unseren Maschinen wollen wir das Spannungsfeld bedienen zwischen klassischem Job-Shopper mit hohen Ansprüchen an die Flexibilität und bei kleinen Losgrössen sowie den hohen Produktivitätsanforderungen von Serien- und Grossserienherstellern», erklärt F. Müller.

Aus diesen Anforderungen ist ein Baukasten mit vier Grundkonzepten entstanden: MT 733 one, MT 733 one plus, MT 733 two und MT 733 two plus. Je nach Anforderungen und Bedürfnissen des Anwenders kann die passende Maschine aus einem Baukasten zusammengestellt werden. Die MT 733 one und MT 733 one plus bestehen jeweils aus einem Arbeitsraum und einem Portal mit einer Frässpindel. Die «one plus»-Variante ist durch die Integration einer zweiten Drehspindel flexibler ausgelegt und erlaubt hierdurch die 6-Seiten-Bearbeitung. Für eine höhere Produktivität sind die Varianten MT 733 two und MT 733 two plus konzipiert. Diese beiden Maschinentypen verfügen mit zwei Portalen und zwei Fräs- und Drehspindeln über zwei getrennte Arbeitsräume und erlauben damit paralleles gleichwertiges Arbeiten. Die «plus»-Variante bietet zur hohen Produktivität noch ein Mehr an Flexibilität: Sie kann nämlich beides, sowohl von der Stange bearbeiten, als auch Futterteile. Die durchgängige X-Achse mit Linearmesssystem sorgt für eine direkte, präzise und schnelle Werkstückübergabe.

Thermische, dynamische und statische Stabilität

Entscheidend bei der Neuentwicklung war der Wechsel vom Fahrständerkonzept zum Portalkonzept. Die Portalbauweise erlaubt mit den kurzen Hebelarmen und den daraus resultierenden geringen kraftbedingten Verlagerungen die Konstruktion einer extrem stabilen, aber auch dynamischen Maschine. Neben der höheren Grundstabilität ermöglicht es die Portalbauweise, alle Modelle aus einem Baukasten symmetrisch und kompakt aufzubauen.

Das Maschinenbett besteht dabei aus gegossenem Polymerbeton, der wegen seiner Dämpfungseigenschaften und seiner hohen Wärmekapazität eine hohe thermische und dynamische Stabilität der Maschine gewährleistet. Hinzukommt als Option, dass im Polymerbeton-Grundgestell Kühlschlangen eingegossen werden zur Wärmeabfuhr aus dem Grundgestell und zur aktiven Kühlung in der x- und y-Achse der Linearführungen sowie des Spänekanals.

Mechanische Klemmung der Frässpindel

«Ein wichtiges Ziel bei der Neuentwicklung war die Verbesserung der Drehfunktionalität», berichtet F. Müller. Eine entscheidende Neuheit dafür ist die mechanische Klemmung der Frässpindel während der Drehbearbeitung. Das bietet eine viel höhere Stabilität beim Drehen und erhöht dadurch das Drehpotenzial der Maschine entscheidend. «Mit dieser Neuerung ist eine fast doppelt so hohe Schnitttiefe als vorher beim Drehen möglich», berichtet F. Müller. Auch Oberflächengüte und Masshaltigkeit des Bauteils sind verbessert und der gesamte Drehprozess kann wesentlich stabiler gefahren werden. «Mit der MT 733 haben wir jetzt eine Maschine, auf der bis zu 50 Prozent Drehbearbeitung wirtschaftlich umsetzbar ist», erklärt F. Müller.

Sämtliche Spindeln sind komplett umhaust mit einem Kühlmantel und damit gegenüber der Maschinenstruktur nahezu thermisch neutral. Zusätzlich gibt es eine Software für die aktive Kompensation der Frässpindel zur Reduzierung temperaturbedingter Fehler in Z-Richtung. Zur Verfügung stehen drei verschiedene Frässpindeln mit 12 500 m–1, 20 000 m–1 und 28 000 m–1 und Drehmomenten von bis zu 200 Nm die in jedem Arbeitsraum eingesetzt werden können.

Hohe Positioniergenauigkeit mit neuem Antrieb für B-Achse

Dass die komplette Stange in der B-Achse mitgeschwenkt wird, ist ein Markenzeichen für Stama-Maschinen. Sie bietet eine hohe Präzision und mit der vertikal orientierten Frässpindel kann bezogen auf den Bauraum eine höhere Fräsleistung integriert werden. Für das Schwenken der Stange oder des Futters kommt neu ein komplett neuer Antrieb zum Einsatz. Anstatt des bisherigen Schneckenantriebs setzt Stama jetzt das kompakte und leistungsdichte Galaxie-Getriebe von Wittenstein ein. Dieses Getriebe besteht aus Einzelschubzähnen im vollflächigen Multizahneingriff anstatt starrer Zahnräder. Dank der grossen Kontaktfläche bleibt der Galaxie-Antrieb über den gesamten Lebenszyklus spielfrei und bietet dadurch eine hervorragende Langzeit- und Wiederholgenauigkeit, optimale Gleichlaufgüte und eine starke Überlastfähigkeit. «Das bedeutet, dass die gesamte B-Achse spielfrei schwenkbar ist. Das ermöglicht es, kleinere Bauteile zu fertigen, bzw. diese hochgenau an die Gegenspindel übergeben zu können», erläutert F. Müller.

Mit dem Werkzeugmagazin kommt eine weitere Neuentwicklung bei der MT 733 zum Einsatz. Das komplett überarbeitete Kettenmagazin bietet Plätze für wahlweise 36 und 64 Werkzeuge auf Basis der hochgenauen Schnittstelle HSK-T63 pro Arbeitsraum. Alle Laufrollen sind neu komplett gekapselt gegen das Eindringen von Spänen und Kühlschmierstoff. Auch eine sensorisch überwachte Kettenvorspannung, um Ungenauigkeiten beim Werkzeugwechsel vorzubeugen, ist eine Neuentwicklung. Die Kette kann automatisch oder von Hand nachgespannt werden.

Automation für mannlose Fertigung

Entscheidend für die Produktivität ist unter anderem auch das passende Automationskonzept. «Wir haben hier eine hochautomatisierte Maschine für die mannlose Fertigung über längere Zeit entwickelt», schildert F. Müller. Das automatische Handling der Zu- und Abfuhr der Werkstücke bietet Stama als Standardkomponente. Alle Varianten der MT 733 können entweder Stangenmaterial oder Futterteile handeln, die Variante MT 733 two plus kann beides gleichzeitig. Die Futterteile können Sägeabschnitte, Gussteile oder auch ein Halbzeug sein. Die Zufuhr des Stangenmaterials erfolgt über den Stangenlader immer von der linken Seite, die Abfuhr erfolgt auf der rechten Seite. Nur bei der MT 733 two plus erfolgt die Abfuhr aller Bauteile über die neu entwickelte Schleuse nach hinten. Somit hat der Bediener bei allen Automationskonzepten immer freien Zugang zum Arbeitsraum.

Flexibilität in Bezug auf die Anordnung bietet der Schaltschrank der MT 733. Der Schaltschrank ist freistehend und über eine Kabelbrücke mit der Maschine verbunden. Dadurch kann er je nach verfügbarem Platz angeordnet werden. Auch mit dem Touchline-Bedienfeld setzt Stama ein neues Be­dienkonzept um. «Wir haben uns dafür entschieden, weil dadurch mehr Funktionalität gegeben ist», erklärt F. Müller. Dazugehören ein steuerungsübergreifendes Funktionsangebot sowie die Integration bekannter Bedienphilosophien für alle Fräs- und Drehoperationen. Steuerungen und Antrieb stammen im Standard von Siemens oder wahlweise von Fanuc.

Dieser Überblick zeigt, dass Stama mit der MT 733 eine von Grund auf neue Maschine konzipiert hat und trotzdem bewährte Stama-Entwicklungen integriert. Die Konstrukteure haben jedes Element und jedes Detail auf den Prüfstand gestellt. «Mit der MT 733 haben wir eine neue Ära der Präzision erreicht. Denn für uns war nicht nur die Genauigkeit an sich entscheidend, sondern die Wiederholbarkeit der Genauigkeit und damit die Präzision», fasst F. Müller zusammen. Auf der AMB 2018 in Stuttgart ist Weltpremiere und wird der Verkaufsstart der MT-733-Baureihe sein. SMM

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