Maschinenzeit: Die Suche nach dem Minimum

Gerade im Vorfeld der EMO wird ausgiebig über neue Maschinenkonzepte spekuliert ¿ Hexapoden, Tripoden, Linear-Direktantriebe. Doch wie sieht denn die Fertigungspraxis aus? Beschäftigen diese neuen Konzepte überhaupt die Verantwortlichen in der Produktion?

Die tägliche Fertigungspraxis träumt nicht von neuen Maschinenkonzepten. Jeder weiß, dass die superdynamischen Spezialmaschinen nur in ganz speziellen Fällen wirtschaftlich einsetzbar sind. Der größte Anteil im Bereich der Metallbearbeitung wird nach wie vor über konventionelle Maschinen laufen. Wobei ¿konventionell¿ aber keinesfalls für veraltete Maschinenkonzepte steht. Konventionell, das heißt heute Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, Hartbearbeitung und Komplettbearbeitung. Wobei man gern auch über die Werkstoff(bearbeitungs)grenzen hinweg möchte, denn Stahl, Guss, Bunt- und Leichtmetalle bestimmen den Produktionsalltag. Und immer häufiger kommt Magnesium ins Spiel, das man natürlich auch gern bearbeiten möchte. Die Praxis sucht im Grunde nach Universalmaschinen, die aber möglichst im jeweiligen Falle das Eigenschaftsprofil von Spezialmaschinen aufweisen.

Universalisten können aber nicht gleichzeitig auf allen Gebieten auch Spezialisten sein! Das sollte man zumindest meinen... Doch die Praxis fand Wege zum gewünschten Ziel. Betrachtet man nämlich nicht nur die Maschine, sondern das ganze Fertigungskonzept, so gibt es schon Möglichkeiten, um das scheinbar Unvereinbare doch noch unter einen Hut zu bekommen. Maschine, Werkzeug, Spannmittel und Programm bilden mit Zubehör und Automationseinrichtungen ein sehr flexibles Arbeitsfeld. Und wer wirtschaftlich arbeiten möchte, der muss dieses Feld nicht nur kennen, sondern wirklich beherrschen.

Diese Problemstellungen sind es, die den Fertigungstechnikern oft graue Haare wachsen lassen. Hier liegen die Hauptinteressen der Praktiker. Und wenn Sie im Herbst über die EMO in Hannover gehen, dann achten Sie mal darauf, wie sich die Besucher verhalten: Hexapoden, Tripoden und Linearmotoren werden bestaunt, doch universelle HSC-Bearbeitungszentren, die diskutiert man intensiv. Vor solchen Ausstellungsstücken treffen sich die Praktiker ¿ nicht selten sogar mit Zeichnungen oder Skizzen in der Hand. Diese Fachgespräche finden aber noch dort eine Steigerung, wo Maschinen vorgestellt werden, die das Besondere bieten.

Von solch einem Konzept soll hier die Rede sein: Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (HSC), Komplettbearbeitung in bis zu fünf Achsen mit einer Aufspannung. Und unter dem Strich Kosteneinsparungen von bis zu 75 Prozent gegenüber der ¿konventionellen¿ Metallbearbeitung. Sogar noch mit Halbierung der Kosten gegenüber der Bearbeitung auf den HSC-Bearbeitungszentren in üblicher Bauart.

Serien-Spezialisten im Reihenkonzept

Das, was die Maschinen aus dem Hause Anger, ansässig in Traun (Österreich) bieten, ist im Grunde ein Maschinenkonzept zwischen den HSC-Bearbeitungszentren und den HSC-Sondermaschinen. Wobei das Arbeitsprinzip übersichtlich gestaltet und konsequent auf Zeitersparnis getrimmt ist. Dieses Maschinensystem beruht auf mehreren Arbeitsspindeln (bis zu 20 Spindeln), die in Reihe angeordnet sind. Darunter verfährt die ¿Koordinateneinheit¿ das Werkstück in einer Aufspannung von Spindel zu Spindel.

Systembedingt springen die Vorteile sofort ins Auge. Jede Arbeitsspindel erhält ein eigenes Werkzeug ¿ Zeiten für den Werkzeugwechsel entfallen. Das Werkstück verfährt von Spindel zu Spindel ¿ Span-zu-Span-Zeiten von unter 0,3 Sekunden. Das Werkstück bleibt auf der justierten Spannvorrichtung in nur einer Aufspannung: Dadurch erhöhte Prozessfähigkeit von geforderten Toleranzen gegenüber herkömmlichen Bearbeitungszentren. Bearbeitung in X-, Y- und Z-Achse sowie mit zwei 360-Grad-Drehachsen: Fünf-Seiten-Komplettbearbeitung möglich. Arbeitsspindeln mit Drehzahlen im Bereich von 15 000 bis 40 000 (auf Wunsch auch 200 000) Umdrehungen pro Minute: Das ist Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, die diese Bezeichnung wirklich verdient. Einsatz von Mehrspindelköpfen: Hauptzeiten werden sehr viel kürzer. Jede Werkzeugspindel einzeln und unabhängig gesteuert: Bis zu vier Werkstücke können gleichzeitig bearbeitet werden. Automatische Be- und Entladeeinrichtungen: Rüstzeiten gehen gegen Null. Anbindung an schon bestehende Anlagen und Maschinenverkettung: Transferstraßen entstehen.

Mit Blick auf Kosten und Einsparungen ergibt sich ein überzeugendes Bild. Im Schnitt können mit dem Anger-Konzept die Investitionskosten für eine Serienfertigung um 30 Prozent gesenkt werden, wobei auch der geringe Platzbedarf für Maschinen dieser Bauart positiv zu Buche schlägt. Den größten Anteil am wirtschaftlicheren Arbeiten haben aber die Technologievorteile. Was allein schon der Wegfall des Werkzeugwechsels an Zeitersparnis bringt, das zeigt deutlich die Gegenüberstellung von konventioneller Werkzeugmaschine, HSC-Maschine mit Werkzeugwechsel und dem HSC-Reihenkonzept.

Im Bereich der Einsatzmöglichkeiten eröffnet sich ein weites Feld. Möglichst große Serien sollten es allerdings schon sein, die auf diesen Reihenmaschinen bearbeitet werden. Und mit bis zu 20 Werkzeugspindeln (und damit der gleichen Anzahl Werkzeuge) ist auch ausreichend Spielraum für aufwendige Werkstücke gegeben. Deshalb ist grundsätzlich der gesamte Einsatzbereich der HSC-Technologie für diese Bearbeitungen offen. Auch mit Blick auf die Werkstoffe gibt es kaum Grenzen. Stahl, auch mit Härten bis zu 63 HRC, Gusswerkstoffe, Buntmetalle, Leichtmetalle ¿ alles das ist machbar.

Sogar für die Magnesiumbearbeitung gibt es ein Extra-Ausstattungspaket. Feuerlöschanlage, Druckentlastungsklappe, Brandmelder und Absauganlage sorgen für Sicherheit des Bedienpersonals und der Arbeitsumgebung.

Dieter Capelle

Links: http://www.anger.at