Strategisches Wachstum mit Fahrständer-Werkzeugmaschine

Mecmill Plus: Fräsen, Drehen, Bohren und Ausspindeln in einer Aufspannung

Steigende Auftragseingänge erforderten bei der MSB GmbH & Co. KG in Bischofsheim/Rhön (D) die Kapazitätsvergrößerung der Fertigung – speziell den Ausbau der mechanischen Bearbeitung großer Werkstücke. „Wir entschieden uns für ein Fahrständer-Fräs-Drehzentrum von Emco Mecof. Diese universelle Maschine schafft den Spagat zwischen hoher Genauigkeit und großer Leistung. So können wir die Ansprüche unserer Kunden perfekt erfüllen“, beschreibt Wolfgang Rott die Gründe für die Investition.

Als Konstruktionsleiter bei MSB fällt die Anschaffung von Produktionsmaschinen zwar nicht in seinen Funktionsbereich, aber weil er über spezifische Erfahrungen in der Konstruktion und im Bau von Großwerkzeugmaschinen verfügt, übertrug die Unternehmensleitung ihm die Verantwortung. „Wir haben für unsere eigene Fertigung bereits ein Portalfräswerk gebaut. Deshalb haben wir das Wissen und die Beurteilungskriterien sowohl hinsichtlich der konstruktiven wie der praxisorientierten Eignung. Selbstverständlich soll unsere Auswahl einerseits den Wünschen unserer Kunden und andererseits dem Unternehmen langfristig Vorteile im Markt bringen“, ergänzt er.

Komplette 5-Seiten-Bearbeitung inkl. Erzeugen von Freiformflächen macht die Mecmill Plus HP5 mit Rundtisch zum universellen Werkzeug für große kubische Werkstücke. Die Verfahrwege der bei MSB installierten Grundmaschine betragen in der Längsachse X = 14.000 mm, Querachse Y = 1.600 mm und vertikal Z = 4.000 mm.

Mecmill Plus: Fräsen, Drehen, Bohren und Ausspindeln in einer Aufspannung

Komplette 5-Seiten-Bearbeitung inkl. Erzeugen von Freiformflächen macht die Mecmill Plus HP5 mit Rundtisch zum universellen Werkzeug für große kubische Werkstücke. Sie kann alle gängigen Werkstoffe von Stahl über Grauguss, Nichteisenmetalle, Uriol und Kunststoff bearbeiten. Je nach zu bearbeitendem Werkstoff fährt sie Vorschübe bis 25.000 mm/min. Die Verfahrwege der bei MSB installierten Grundmaschine betragen in der Längsachse X = 14.000 mm, Querachse Y = 1.600 mm und vertikal Z = 4.000 mm. Hinzu kommt der Rundtisch mit Ø 2.500 mm für bis zu 4.000 mm Werkstückdurchmesser, max. 3.500 mm Werkstückhöhe und 16.000 kg Werkstückgewicht.

Ein wichtiges Auswahlkriterium von MSB ist die grundsolide Konstruktion der Fahrständermaschine. So trägt den Torständer eine breitere Basis als bei ähnlichen Maschinen – dies ergibt eine bessere Führungslänge und -breite. Generell ist die Maschinenstruktur computergestützt entworfen und optimiert. Dies gewährleistet eine optimale Verteilung der Massen. Hohe Steifigkeit, Dynamik und Präzision zählen zu den Ergebnissen. Alle Achsen bewegen sich in jeweils mehreren, paarweise angeordneten Rollenumlaufschuhen Größe 65 von Schneeberger.

Der Rundtisch mit Ø 2.500 mm ist für Werkstückdurchmesser bis 4.000 mm, max. 3.500 mm Werkstückhöhe und 16.000 kg Werkstückgewicht ausgelegt. Die Drehzahlen betragen 2 bis 59 min-1 in Stufe 1 und 59 bis 250 min-1 in Stufe 2. Wegen der äußerst stabilen Ausführung und der sicheren Klemmung ist die Drehtischeinheit auch für Fräsarbeiten geeignet. (Im Bild: Wolfgang Rott, Projektverantwortlicher und Andreas Kessler, Maschinenbediener)

Ein Ram der besonderen Art

Eine Besonderheit stellt der Querschlitten bzw. das Ram dar. Sein Querschnitt ist mit 550 x 600 mm auf höchste Steifigkeit ausgelegt. Statt der marktüblichen zwei Führungsschienen verfügt es über acht gehärtete und feinstgeschliffene Laufflächen. Insgesamt 24 Rollenumlaufschuhe INA RUS 261-26 übertragen die Schnittkräfte.

Das WonderB.R.A. Balancing RAM Asset vermeidet auch bei einem ausgesprochen langen Verfahrweg von 1.600 mm die Auswirkungen einer Durchbiegung des Ram – denn es kompensiert CNC-gesteuert die Durchbiegung. Dies gilt unabhängig von der Art des aufgesetzten Werkzeughalters – d. h. für alle Arten von Spindeleinheiten, Bohrköpfen, Drehplattformen oder Sonderwerkzeughaltern. Vollautomatisch kompensiert das System die Durchbiegung und berücksichtigt dabei sowohl das Auskragen des Querschlittens als auch das Gewicht der jeweiligen Spindeleinheit. Es erhält unabhängig von der Achsposition das korrekte geometrische Verhältnis des Ram. So gewährleistet es höchste Genauigkeit in allen Bearbeitungsarten und -situationen. Das gilt selbst bei nachträglich integrierten Spindeleinheiten. In diesem Fall wird die Durchbiegung der neuen Einheit über den gesamten Verfahrweg ermittelt und die Daten werden entsprechend in der Steuerung hinterlegt. Bei den sonst üblichen, hydraulischen Durchbiegungskompensationen wäre ein solcher Vorgang nur mit großem Aufwand realisierbar.

Beim Fräskopf hat sich MSB für den Universalkopf in der Ausführung mit Horizontal- und Vertikalspindel entschieden. Gemeinsam mit der CNC-gesteuerten Drehplattform am Ram-Kopf realisiert er praktisch alle erdenklichen Spindelpositionen sowie Raumwinkelbearbeitungen.

Vielfalt und Auswahl der Bearbeitungswerkzeuge

Das Werkstück und die Anforderungen des Anwenders bestimmen die Werkzeuge. Dafür bietet Mecof eine breite Palette von Spindeleinheiten, Fräsköpfen, Bohrspindeln und Drehwerkzeugaufnahmen. Bearbeitungsgerecht ausgelegte Spindelmotoren leisten in universellen, geraden, abgesetzten, schwenkbaren, orthogonalen oder motorgetriebenen Spindeleinheiten bzw. mechanischen Köpfen bis zu 40 kW und 1.200 Nm Drehmoment – die Spindelköpfe können auch in Hochfrequenzausführung Drehzahlen bis zu 26.000 min-1 übertragen.

Beim Fräskopf hat sich MSB für den Universalkopf in der Ausführung mit Horizontal- und Vertikalspindel entschieden. Er gilt als eines der Glanzlichter der Werkzeugmaschine. Gemeinsam mit der CNC-gesteuerten Drehplattform am Ram-Kopf realisiert er praktisch alle erdenklichen Spindelpositionen sowie Raumwinkelbearbeitungen. Dazu kann die um 45° geneigte Plattformachse 360.000 Positionen einnehmen. Weiters ist eine Schnittstelle mit Flansch und Bajonett integriert. Sie gewährleisten die gewünschte, reproduzierbare Präzision in Zusammenarbeit mit dem automatischen Werkzeugwechsler. Spindeldrehzahlen bis zu 6.000 min-1, 1.000 Nm Drehmoment, 38 kW Leistung bei 100 % ED und ± 0,02 mm pro 300 mm Positioniergenauigkeit beschreiben einige seiner wesentlichen Merkmale. Speziell für Dreharbeiten ist eine separate Drehmeiselaufnahme für Capto- sowie Sonderwerkzeuge ausgelegt. Sie verfügt ebenfalls über eine Schnittstelle mit Bajonett.

Das MECOF WonderB.R.A. System, ein patentiertes CNC-gesteuertes System zur Durchbiegungskompensation des RAM.

Rundtisch für höchste Ansprüche

Die Option einer 5-Seitenbearbeitung eröffnet die Dreheinheit. Sie wurde von MSB entwickelt und besteht aus einer Grundeinheit mit aufgesetztem Drehtisch. Die Grundeinheit ist mit Fixatoren in der Verlängerung des Plattenfeldes montiert. Über ihre Linearführung lässt sich der Drehtisch im 250 mm-Raster um 1.000 mm verschieben sowie mechanisch und hydraulisch klemmen. So sind Arbeitsdurchmesser bis 4.000 mm möglich.

Die Drehzahlen betragen 2 bis 59 min-1 in Stufe 1 und 59 bis 250 min-1 in Stufe 2. Wegen der äußerst stabilen Ausführung und der sicheren Klemmung ist die Drehtischeinheit auch für Fräsarbeiten geeignet. Einen Beitrag zur produktiven Vielfachbearbeitung erbringt das automatisierte Wechseln der Drehwerkzeuge aus dem erwähnten Werkzeugwechsler. Das wirkt sich speziell bei Innendreharbeiten mit weit auskragendem Werkzeug günstig aus.

Als Schaltgetriebe für den Rundtisch fungiert ebenfalls eine Konstruktion von MSB. Sie hat sich bereits als komplette Komponente für andere große Werkzeugmaschinen bewährt. Ein wassergekühlter 52 kW-Spindelmotor treibt den Tisch an, seine max. Drehzahl beträgt 7.500 min-1 und die Schnittkraft bis zu 25 kN. Im Anschluss an eine Harttestphase hat Mecof entschieden, diese besonders hochwertige und leistungsstarke Drehtischlösung künftig exklusiv seinen Kunden anzubieten. Garant für das präzise Umsetzen der entsprechenden Bearbeitungsprogramme ist die Steuerung Siemens 840D Solution Line. Zum Erhöhen der Produktivität trägt der automatische Werkzeugwechsler bei. Das seitlich am Fahrständer angebrachte Kettenmagazin nimmt bis zu 80 Werkzeuge auf und erhöht so die Bearbeitungsmöglichkeiten.

Service bis in die Maschine

Wolfgang Rott und seine Mitarbeiter wissen, dass selbst nach exzellenter Einarbeitung im Umgang auch mit der besten Maschine Fragen und Engpässe auftreten können. Deshalb war ihnen im Informations-, Abstimmungs- und Entscheidungsprozess der persönliche Kontakt wichtig, sowohl bei der Vorabnahme in Italien als auch bei der werkstückgebundenen Abnahme in Bischofsheim. Gleiches gilt für den Vor-Ort-Service der Werkzeugmaschinenspezialisten und für die Fernwartung per externem Blick über ein Modem in die Maschine. Über die Hotline können sich die Serviceexperten direkt einschalten, eventuelle Fehler analysieren, Ursachen sowie Lösungen mit den Anwendern diskutieren und so kompetent, schnell und rationell Hilfe leisten.

Betriebserfahrungen und Ergebnisse

„Die Anlieferung der einzelnen Teile war sehr gut abgestimmt und klappte auf den Tag genau. Das gilt auch für die Installation und den weiteren Ablauf“, erinnert sich Wolfgang Rott. Seit der Endabnahme und der Einarbeitung ist die Mecmill Plus bei MSB im 2-Schichtbetrieb an 5 bis 6 Tagen die Woche im Einsatz – mit voller Auslastung. Einzelteil- und Kleinserienfertigung wechseln ebenso wie Lohnarbeit und Produktion eigener Produkte. Die Arbeitszeiten je Werkstück bewegen sich zwischen 2 und 20 Stunden, die Abmessungen betragen bis zu 3 x 12 m bei Werkstücken von max. 20 t Gewicht.

Eine stattliche Zahl an Betriebsstunden, bearbeiteten Werkstücken und erreichter Qualität machen es dem Projektverantwortlichen Wolfgang Rott leicht, sein Urteil abzugeben: „Die Mecmill Plus hat unsere Erwartungen in allen Punkten erfüllt. Dies können wir sowohl an unseren zufriedenen Kunden wie den eigenen Mitarbeitern messen.“