Universelle Zyklendrehmaschinen für Kleinstserien

Schwere, geschmiedete Teile spanend bearbeiten

| Autor / Redakteur: Konrad Mücke / Anne Richter

Industrielles Freiformschmieden – in Abgrenzung zum Huf- und Kunstschmied – zählt inzwischen als eher exotisches, dennoch hochqualifiziertes Handwerk.
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Industrielles Freiformschmieden – in Abgrenzung zum Huf- und Kunstschmied – zählt inzwischen als eher exotisches, dennoch hochqualifiziertes Handwerk. (Bild: VDF Boehringer)

Zum spanenden Bearbeiten ihrer Schmiedeteile bevorzugen die Spezialisten der Freiformschmiede Fritz Baumann zyklenprogrammierbare Drehmaschinen von VDF Boehringer. Diese überzeugen mit hoher Stabilität, robustem Aufbau und Bedienerfreundlichkeit.

Für grosse Getriebe im Schiffbau und für Walzwerke, für schwere Pumpen und Kompressoren zur Öl- und Gasförderung, für mechanische Grosspressen sowie für Hydraulik an Grossbaggern und Pressen benötigen die jeweiligen Hersteller unter anderem bis zu mehrere tausend Kilogramm schwere Wellen, Spindeln, Stempel und Schwungräder. Diese können mehrere Meter lang sein beziehungsweise bis weit über 800 mm Durchmesser haben. Im Allgemeinen sind von diesen grossen Antriebselementen nur jeweils Einzelstücke oder wenige gleiche Werkstücke zu fertigen. Wegen günstiger Festigkeitseigenschaften werden solche Bauteile bevorzugt geschmiedet. Mit seinen technischen und wirtschaftlichen Vorteilen bewährt sich das Freiformschmieden als geeignetes Herstellverfahren. Es ist ausreichend flexibel, um wenige Bauteile oder Einzelstücke unterschiedlicher Geometrie kurzfristig herstellen zu können. Zudem ist es kostengünstig, da es ohne aufwendige Formen und Vorrichtungen auskommt.

Antriebskomponenten als Freiform schmieden ist wirtschaftlich und flexibel

Auf das Freiformschmieden mit Hämmern und Pressen ist – neben nur wenigen weiteren Unternehmen in Deutschland – die Fritz Baumann GmbH & Co. KG in Güglingen-Frauenzimmern spezialisiert. Hier produzieren derzeit etwa 30 Mitarbeiter bis zu 2000 kg schwere, bis 3000 mm lange und bis zu 1000 mm im Durchmesser messende Freiformschmiedestücke. Ausgestattet ist das Familienunternehmen dazu mit mehreren Öfen sowie unterschiedlichen Schmiedehämmern und – als jüngste Investition – einer Schmiedepresse mit bis zu 8000 kN Presskraft. Mit grossem handwerklichem Geschick schmieden die Mitarbeiter aus quadratischen Brammen unterschiedliche runde Werkstücke, von schmalen Scheiben bis zu schlanken Wellen mit mehreren unterschiedlichen Durchmessern. Dazu berichtet Fritz Baumann, der in Frauenzimmern die Geschäfte führt: «Aufgrund umfassender Erfahrungen und hoher Qualifikation schaffen es unsere Schmiede, rotationssymmetrische, zylindrische Werkstücke sehr nahe an die endgültige Form zu schmieden. Doch schon vor über drei Jahrzehnten forderten einige Auftraggeber, dass wir die Aussenkonturen der geschmiedeten Wellen, Schwungräder, Hydraulikstempel und Spindeln spanend zumindest vorbearbeiten.»

Deswegen hatte Baumann schon in den 1970er-Jahren eine separate Drehwerkstatt eingerichtet. Dort bearbeiteten mehrere Zerspanungsmechaniker die Schmiedeteile auf Drehmaschinen, die gebraucht beschafft worden waren. Im Laufe der Jahre forderte eine zunehmende Anzahl an Auftraggebern eine weitergehende und genauere spanende Bearbeitung der Schmiedestücke. So verlangen sie inzwischen, dass Aussendurchmesser als Basis für Verzahnungen und Lagersitze bereits exakt auf gegebene Zeichnungsmasse vorgedreht sind. «Diesen Forderungen unserer Auftraggeber müssen wir vollauf entsprechen, wenn wir unsere Position und Wettbewerbsfähigkeit erhalten wollen», erläutert Baumann.

Stabile, modulare Drehmaschinen mit vielfältigen Ausrüstungsoptionen

Deshalb beschaffte Baumann ab dem Jahr 2005 schwere Zyklendrehmaschinen vom Hersteller VDF Boehringer. Wie er berichtet, überzeugten bereits seinerzeit die hohe Stabilität und die Antriebsleistungen der Baureihe DUS. So ergänzte er bis zum Jahr 2008 seinen bewährten Maschinenpark um eine DUS 560 x 2000 (570 mm Schwingdurchmesser über Bett, 2000 mm Drehlänge) und eine DUS 800 x 2000 (820 mm Schwingdurchmesser und 2000 mm Drehlänge). Wie Gerd Tannenberger, Verkaufsleiter bei FFG, Produktbereich VDF Boehringer, berichtet, bewältigen diese Drehmaschinen mit ihren 25 beziehungsweise 46 kW Antriebsleistung sowie 1800 beziehungsweise 5000 Nm Drehmoment an der Drehspindel problemlos das Vorbearbeiten der geschmiedeten Werkstücke. Beim Drehen in der harten Randschicht wie auch beim Schruppen der Aussenkontur arbeiten sie laufruhig und schwingungsarm. Dazu tragen das robuste, steife Kastenbett aus Meehanite-Guss und die grosszügig dimensionierten, gehärteten und geschliffenen Doppelprismenführungen bei. Hauptspindeln mit 100 sowie bis 260 mm Lagerdurchmesser und vorgespannten vorderen Lagern sorgen dafür, dass auch bei schweren Werkstücken höchste Rundlaufgenauigkeiten erreicht werden. Reitstockpinolen mit 100 beziehungsweise 160 mm Durchmesser stützen selbst lang auskragende schwere Bauteile stabil zwischen den Spitzen. «Vorteilhaft für Anwender ist der modulare Aufbau unserer Drehmaschinen-Baureihe VDF DUS mit Drehlängen von 1000 bis 20000 mm, Umlaufdurchmessern von 420 bis 1600 mm und Antriebsleistung bis zu 65 kW. Dazu kommen vielfältige Konfigurationsmöglichkeiten und Optionen. So können wir auf individuelle Forderungen abgestimmt unterschiedliche Varianten zur Verfügung stellen, ob für die robuste Schruppbearbeitung, wie hier in Güglingen, aber auch für die Präzisionsbearbeitung im Werkzeug- und Formenbau, im Maschinenbau oder in der Luft- und Raumfahrt», erläutert Tannenberger. Darüber hinaus gibt es ein grosses Spektrum an Optionen, um den Einsatzbereich der Maschinen zu erweitern. Dazu gehören unter anderem hydraulisch betätigte Lünetten zum Abstützen schlanker Bauteile, eine gesteuerte C-Achse und Y-Achse mit Dreh-Fräs- und Bohr-Einheiten sowie gegenüber dem Standard erheblich vergrösserte Spindeldurchlässe oder auch Sonderaggregate zum Wirbeln und Schleifen.

Wahlweise manuell bedient, über Zyklen oder komplette NC-Programme gesteuert

Speziell für die Einzelfertigung und für kleine Losgrössen bietet die Ausstattung mit Zyklensteuerung herausragende Vorteile. Dazu führt Baumann aus: «Diese Maschinenvariante sorgt für höchste Flexibilität.» Die Fertigungsmechaniker in Güglingen können einerseits rein manuell arbeiten. Die seitlich verschiebbaren Späneschutztüren mit grossen Sichtfenstern ermöglichen dem Bediener, den Werkzeugeingriff zu beobachten und in den Arbeitsbereich einzugreifen. Andererseits lassen sich Bearbeitungsabläufe schnell und einfach als Zyklen programmieren. Diese können wahlweise im Einzelschritt oder als zusammenhängendes NC-Programm gespeichert und abgearbeitet werden. Dabei bietet die Späneschutztür besten Schutz gegen das Eingreifen in die automatischen Abläufe sowie gegen umherfliegende Späne. Als weitere Möglichkeit lassen sich Zyklen beziehungsweise aus Zyklen kombinierte NC-Programme mit NC-Funktionen im ISO-Code ergänzen. Das gewährleistet höchste Flexibilität zum wirtschaftlichen und kurzfristigen Fertigen von Einzelstücken und kleinen Losgrössen im Erst- und Wiederholauftrag.

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Baumann hat seine Drehmaschinen der Baureihe VDF DUS mit der Zyklensteuerung Heidenhain Manual plus 620 ausstatten lassen. So können einerseits einmal erstellte NC-Programme auf allen Drehmaschinen eingesetzt werden. Andererseits können auch die Mitarbeiter ohne mehrfaches, aufwendiges Training flexibel an den unterschiedlichen Drehmaschinen arbeiten. Als Standard rüstet VDF Boehringer die Drehmaschinen der Baureihe DUS mit den aktuellen CNC-Steuerungen Sinumerik 840D sl sowie mit Heidenhain Manual plus 620 aus.

Grösserer Arbeitsraum erweitert Bearbeitungsspektrum

Mit den guten Erfahrungen beim Bearbeiten der schweren Schmiedestücke ergaben sich bei Baumann alsbald Forderungen nach grösseren Arbeitsräumen. Folglich investierte das Unternehmen vor einigen Monaten in eine Drehmaschine DUS 1110 x 3000. Auf dieser hochwertigen Zyklendrehmaschine können die Güglinger nunmehr bis zu 3000 mm lange Getriebewellen bearbeiten. Zudem nutzen sie den grossen Umlaufdurchmesser von 1110 mm, um auch Schwungscheiben am Aussendurchmesser und an den Planflächen auf Mass zu drehen. Bisher mussten sie Werkstücke mit diesen Dimensionen extern von Unterlieferanten bearbeiten lassen. Das verursachte allerdings unnötige Verzögerungen und unerwünschten Logistikaufwand. Somit trägt die Drehmaschine DUS 1110 x 3000 entscheidend zu höherer Flexibilität sowie zu einfacheren und wirtschaftlicheren Fertigungsabläufen beim Bearbeiten von Freiformschmiedestücken bei. SMM

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