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antriebstechnik 4/2015

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HANNOVER MESSE

HANNOVER MESSE 2015 Für Unrund läuft’s rund Bearbeitungszentren mit dezentrale Systemarchitektur als Schlüssel zu höherer Produktivität Michael Biedermann Die J. G. Weisser Söhne Werkzeugmaschinenfabrik hat ihre Vertikal-Drehmaschine zur Fertigung von Unrundteilen mit einer neuen hochdynamischen Bearbeitungseinheit ausgestattet. Die notwendige Rechen-Power liefert eine CNC-Systemlösung mit dezentraler Systemarchitektur und verteilter Steuerungsintelligenz. Erfahren Sie, wie sich die Leistungskapazität der Maschine verdoppeln konnte. Nicht immer läuft alles rund – immer aber präzise. Die Klassiker bei Werkstücken mit elliptischem Querschnitt sind Nockenwellen, Exzenter, Hubkolben und formschlüssige Teile. Die J. G. Weisser Söhne Werkzeugmaschinenfabrik in St. Georgen gilt mit ihren Drehmaschinen und multifunktionalen Fertigungszentren als Spezialist für die präzise Fertigung solcher Unrundteile. Die besondere Herausforderung besteht darin, dass die hochdynamische Bearbeitungsachse durch oszillierendes Vor- und Zurückfahren eine definierte, nicht kreisförmige Bahn erzeugen muss, während sich das Werkstück dreht. Für seine einspindlige Vertikal-Drehmaschine der Reihe Vertor C hat das Schwarzwälder Unternehmen eine spezielle, hochdynamische Bearbeitungseinheit entwickelt. Mit dem HOT-System (Hyperspeed Oval Turning) setzt es neue Maßstäbe in Sachen Präzision und Geschwindigkeit. In Bezug zur Drehachse generiert ein hochdynamischer Oszillationsantrieb die radiale, oszillierende Bewegung der Werkzeugschneide. Diese erfolgt in Richtung der Michael Biedermann ist tätig im Vertrieb Fabrikautomation bei Bosch Rexroth in (Lohr) X-Achse, also orthogonal zur Werkstückspindelachse. Die Schneide kann in dieser gedachten Ebene variabel positioniert werden, so dass sich radiale und stirnseitige Konturen oder hemisphärische Unrundheiten ideal herstellen lassen. „Die für die Bearbeitung notwendige Präzision sowie die hohe Prozessdynamik erforderte eine Hochleistungs-CNC“, erklärt Thorsten Rettich, technischer Geschäftsführer bei Weisser. Mit der CNC-Steuerung IndraMotion MTX, kombiniert mit Servoantrieben, bietet Bosch Rexroth eine Systemlösung, die die Anforderungen an Regelungsgenauigkeit und Schnelligkeit erfüllt. Direkt aus dem CAD-System Kennzeichnend für die Unrundbearbeitung ist die präzise Abbildung der Oberflächenstruktur eines Werkstücks in allen Dimensionen. Folglich ist es am effizientesten, die Bewegungsprofile für die Antriebe direkt aus der Werkstückkontur auszulesen. Die Rexroth-CNC-Lösung verarbeitet die einzelnen Bildpunkte mit ihren Koordinaten aus dem CAD-System heraus direkt im Antrieb. Die Interpolation zwischen den einzelnen Punkten ermöglicht eine präzise Bewegungsführung bei maximaler Dynamik. Unrundbearbeitung ist komplex: Während des Prozesses werden pro Sekunden bis zu 4000 Positionen aus der Kontur des Werkstücks heraus an den Antrieb übermittelt. Bei dieser Bearbeitungsart kommt es vor allem auf Schnelligkeit an. Deshalb steht und fällt die Leistung mit der Dynamik der Antriebe – vor allem bei dem für die HOT-Einheit. Die intelligenten Antriebe sichern eine Taktzeit von 250 µs für den 01 Einspindlige Vertikal-Drehmaschine der Reihe Vertor C 60 antriebstechnik 4/2015

HANNOVER MESSE 2015 Bearbeitungsprozess. Kürzere Bearbeitungszeiten sowie höhere Dynamik und Bahngenauigkeit sind letztlich der Schlüssel zu höherer Produktivität. Schneller rechnen mit dezentraler Architektur Grundlage für die hohe Rechenleistung der Rexroth-Systemlösung ist eine dezentrale Systemarchitektur mit verteilter Steuerungs- und Antriebsintelligenz. Damit stehen Leistungsreserven auch über die Antriebe zur Verfügung. Im Einzelnen setzt sich die Automatisierungslösung der Vertor C aus der CNC-Steuerung IndraMotion MTX, den Servoantrieben IndraDrive M sowie Motoren der Reihe IndraDyn S zusammen. Auf Basis dieser technischen Ausrüstung schafft das HOT-System die Grundlage für wesentliche höhere Werkstückdrehzahlen. „Bei identischen Genauigkeitsanforderungen konnten wir die Drehzahlen mit dem HOT-System im V ergleich zur konventionellen Einheit um ein Vielfaches steigern. Daraus ergibt sich eine Verdoppelung der theoretischen Leistungskapazität des gesamten Bearbeitungszentrums“, unterstreicht Thorsten Rettich. Die Vertikal-Drehmaschine ist ausgelegt für die Bearbeitung von Kleinteilen bis zu einem Durchmesser von 150 mm bei mittleren bis großen Stückzahlen. Gerade in diesem Bereich sind geringe Stückzeiten und damit -kosten entscheidend für die Wettbewerbsfähigkeit. Voraussetzung dafür sind Maschinen mit einem Höchstmaß an technischer Reife, Präzision und Dauergenauigkeit. „Die dezentrale und offene CNC-Lösung von Bosch Rexroth ermöglicht höhere Schritt- und Verfahrgeschwindigkeiten und hat zudem noch Leistungsreserven“, so Thorsten Rettich. Das hat auch Vorteile für Maschinenbetreiber: Durch die dezentrale Steuerungsarchitektur können sie die Maschinen einfacher einrichten, umrüsten und bedienen. Energieverbrauch um 20 % gesenkt Maschinenbetreiber müssen steigende Energiekosten durch Konzepte zur Energieeinsparung kompensieren. Mit der Vertor C können sie diesbezüglich ebenfalls punkten: Sie ist die erste voll-elektrische Präzisions- Drehmaschine. Mit der konsequenten Nutzung der Energieeinsparpotenziale der Elektrik konnte Weisser den Energieverbrauch um rund 20 % senken. „Bei unaufhaltsam steigenden Energiekosten ist das schon ein Wort und ein Wert an sich“, macht Thorsten Rettich deutlich. Im Schwarzwald setzt man auch deshalb auf elektrische Energie, um besonders sensibel dosieren und lastabhängig regeln zu können. Um den Energieverbrauch für die Betreiber transparent zu machen, nutzt Weisser das in die CNC-Steuerung integrierte Energie-Monitoring. Das Softwaretool IndraMotion MTX ega wurde zu diesem Zweck nochmals verfeinert und hinsichtlich der Diagnose-Möglichkeiten erweitert. Während der Bearbeitung des Werkstücks ermöglicht es z. B. die Identifizierung großer Verbraucher und unterstützt so bei der Optimierung von Prozessen. Schneller bearbeiten, produktiver sein mit mehr Flexibilität, Verfügbarkeit und Präzision: Mit diesen Werten bekommen Maschinenbetreiber in der Metallverarbeitung den wachsenden Kostendruck in einem immer schärfer werdenden Wettbewerb besser in den Griff – und profitieren dabei vor allem von den geringeren Stückkosten. Um diese Ziele mit ihren Maschinen zu erreichen, haben sich die Verantwortlichen bei Weisser vom etablierten Gedanken einer zentralen Steuerungsintelligenz gelöst und bewusst neue Wege beschritten. Eine dezentrale, offene Systemarchitektur, in der Prozesse sowohl auf der Steuerung als auch in den Antrieben laufen, machte es dem Unternehmen möglich, Prozesszeiten weiter zu verkürzen und die Bearbeitungsgenauigkeit zu erhöhen. Fotos: Aufmacherbild, Bilder 01 + 02: J. G. Weisser Söhne Werkzeugmaschinenfabrik, Bild 04: Bosch Rexroth AG www.boschrexroth.de 02 Das Weisser Technologieverfahren „Unrunddrehen“ ermöglicht die hochproduktive Bearbeitung eines breiten Werkstückspektrums 03 Mit der CNC-Systemlösung von Rexroth schafft das HOT-System die Grundlage für wesentlich höhere Werkstückdrehzahlen

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