anwenderreportage

Zerspanung im universitären Einsatz

Um Anlagen und Geräte zu modifizieren, Spezialkomponenten anzufertigen und Ersatzteile herzustellen, setzt die Technische Universität Wien seit letztem Jahr unter anderem eine Weiler C30 Drehmaschine und eine WF 600 M Fräsmaschine von Kunzmann ein – beide punkten durch höchste Flexibilität. Betreut wurde die TU Wien hierbei von der Schachermayer Großhandels GmbH. Autor: Georg Schöpf / x-technik

Die neue Kunzmann WF 600 M Universal Fräs- und Bohrmaschine sowie die Weiler C30 zeichnen sich durch ein Maximum an Flexibilität aus.

Die neue Kunzmann WF 600 M Universal Fräs- und Bohrmaschine sowie die Weiler C30 zeichnen sich durch ein Maximum an Flexibilität aus.

Andreas Lahner
Werkstättenleitung am Institut für Festkörperphysik der TU Wien

„Für uns steht Flexibilität an oberster Stelle. Es kommt bei uns nicht auf Zerspanungsleistung an. Wir müssen schnell reagieren können und kurzfristig Teile anpassen oder überarbeiten. Beide Maschinen erfüllen diese Aufgabe perfekt.

Hört man Universität, kommen so manchen sentimentale Erinnerungen an Vorlesungen und Klausuren in den Sinn, oder vor dem geistigen Auge wird in Labors und Büros an kniffligen Aufgaben geforscht. Selbstverständlich gehören diese Dinge zum Universitätsalltag. Auch, dass in Fakultäten für Maschinenbau und Werkstofftechnik Maschinen für die Zerspanung zu finden sind, ist einleuchtend. Aber auch andere Disziplinen benötigen Werkstätten, um ihre Apparaturen an die jeweiligen Anforderungen anzupassen, Zusatzkomponenten herzustellen oder spezielle Anlagenteile zu konzipieren.

So auch das Institut für angewandte Physik und das Institut für Festkörperphysik der Technischen Universität Wien. „Die meisten Menschen wissen gar nicht, dass es uns gibt. Was wir tun, spielt sich meist hinter den Kulissen ab“, erzählt Herbert Schmidt, Werkstättenleiter am Institut für angewandte Physik. Er erklärt, dass die meisten Anlagen, die in den Instituten verwendet werden – sei es zu Prüfzwecken oder anderen Forschungsaufgaben – meist den jeweiligen Anforderungen nicht exakt entsprechen. „Diese Maschinen und Geräte müssen an den konkreten Versuchsaufbau angepasst oder zusätzliche Komponenten wie Messeinrichtungen und Probenaufnahmen bereitgestellt werden. Da die Professoren und wissenschaftlichen Mitarbeiter aber oft nicht über das Fertigungs-Know-how verfügen, um die jeweiligen Anpassungen vorzunehmen bzw. die erforderlichen Bearbeitungsmaschinen zu bedienen, gibt es uns“, ergänzt er. „Wir bekommen meist keine fertigen Pläne und Zeichnungen, sondern eher Handskizzen und Erklärungen, wie die Komponente funktionieren muss. Daraufhin erstellen wir die Konstruktionszeichnung und fertigen die Teile“, wirft Andreas Lahner ein, der die Werkstättenleitung für das Institut für Festkörperphysik inne hat.

In den Werkstätten der beiden Universitätsinstitute werden eine Vielzahl unterschiedlicher Teile für die Unterstützung der wissenschaftlichen Arbeit hergestellt.

In den Werkstätten der beiden Universitätsinstitute werden eine Vielzahl unterschiedlicher Teile für die Unterstützung der wissenschaftlichen Arbeit hergestellt.

Herbert Schmidt
Werkstättenleiter am Institut für angewandte Physik der TU Wien

„Sowohl die Kunzmann WF 600 M als auch die Weiler C30 bieten durch ihre Zyklensteuerung eine hervorragende Unterstützung für unsere täglichen Aufgaben. Viele Bearbeitungsoperationen sind für uns dadurch wesentlich einfacher geworden.

Flexibilität besonders wichtig

„Wir müssen auf nahezu jede mögliche Anforderung reagieren können. Dadurch sind wir, was die Bearbeitungsverfahren anbelangt, recht breit aufgestellt. Allerdings steht bei uns Flexibilität und Qualität an oberster Stelle. Fast jedes Teil, das wir herstellen, wird nur ein einziges Mal angefertigt. Darum geht es bei uns auch nicht um hohe Zerspanungsleistung. Es ist eher so, dass man einfach auch mal schnell bei einem bestehenden Teil eine Kante abdrehen muss oder eine zusätzliche Nut in eine Halterung gefräst wird“, so Lahner weiter. Es wird ein breites Spektrum an Materialien verarbeitet. Dieses reicht vom nichtrostenden Stahl, der den größten Teil ausmacht, über Buntmetalle, hochwarmfeste Legierungen, CrNi-Stählen und Titan bis hin zu Exoten wie Wolfram und Molybdän.

„Maschinen halten bei uns tendenziell recht lange. Es kommt bei uns ja nicht auf Zerspanungsvolumen und Auslastung an, sondern um kurzfristige Verfügbarkeit. Würde man die Teile, die wir fertigen, extern vergeben wollen, müsste viel Zeit auf die Ausdetaillierung von Zeichnungen verwendet werden. Ein externer Hersteller kann nicht die Expertise über die Verwendung der Teile und die damit verbundenen Anforderungen haben“, geht Schmidt ins Detail.

Die gehärteten Flachführungen sorgen für Stabilität und Präzision auch bei der Verarbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe.

Die gehärteten Flachführungen sorgen für Stabilität und Präzision auch bei der Verarbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe.

Einfache Handhabung

Die beiden neuen Maschinen hatten die Anforderung zu erfüllen, dass sie sowohl programmierbar sind als auch ein Höchstmaß an manueller Bedienbarkeit bieten. „Ein sehr guter Kompromiss für einen derartigen Anwendungsfall sind zyklengesteuerte Maschinen. Sie bieten eine gute manuelle Bedienung und verfügen über einfache Programmiermöglichkeiten, um beispielsweise gleichmäßige Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe zu realisieren“, erklärt Klaus Bichler, Außendienstfachberater bei Schachermayer.

Die Kombination aus Programmierung und manueller Bedienbarkeit war ganz besonders bei der Drehmaschine wichtig, da diese häufig für minimalste Anpassungen an Bauteilen verwendet wird. „Es handelt sich bei der Weiler C30 um eine servokonventionelle Drehmaschine. Sie kann über Handräder bedient werden, die ihre Position über eine Servoansteuerung auf die jeweilige Achse übertragen. Die Maschine ist zusätzlich in der Lage, über vordefinierte Bearbeitungszyklen Standard-Drehoperationen zu vereinfachen. Ob beim Abspanen längs oder plan, beim Radien- und Kegeldrehen, Gewindeschneiden oder Einstechen. All diese Operationen können über Eingabemasken angewählt werden. Auch beim Kegel- und Radiendrehen ist keine Zusatzeinrichtung nötig“, so Bichler. „Derartige Anwendungen decken bei uns eigentlich den Großteil der Nutzung ab. Das macht so manches einfacher und schneller“, bestätigt Lahner. Trotz ihrer kompakten Bauform von 1.750 mm Länge und 1.150 mm Breite bietet die Weiler C30 eine Drehlänge von 750 mm und einen Umlaufdurchmesser am Planschieber von 160 mm und über Bett von 330 mm.

Klaus Bichler
Außendienstfachberater bei Schachermayer

„Speziell für Kunden wie die Werkstätten an der TU Wien sind flexibel zu bedienende Maschinen wichtig. Meist müssen Aufgaben relativ kurzfristig erledigt werden und die Bearbeitungsoperationen sind nicht sehr komplex. Manuelle Bedienmöglichkeiten sind da der Schlüssel für effizientes Arbeiten.

Kompakte Fräsleistung

Ähnliche Argumente kamen auch bei Entscheidung für die Fräsmaschine zum Tragen: „Wir müssen in unserer Werkstatt mit dem Platz gut haushalten, darum war eine kompakte Bauform Voraussetzung“, erklärt Schmidt. Auch bei der neuen Fräsmaschine steht Flexibilität an oberster Stelle. „Darum ist es für uns sehr praktisch, dass wir bei der Kunzmann WF 600 M sowohl manuell als auch mit CNC-Programmen arbeiten können. Das gibt uns genau die Flexibilität, die wir brauchen“, ergänzt er.

Bei einem Verfahrweg von (X/Y/Z) 400 x 350 x 400 mm baut die dreiachsig ausgeführte Universal Fräs- und Bohrmaschine auf einem soliden Maschinenständer mit gehärteten Flachführungen auf, was auch die Bearbeitung von schwer zerspanbaren Werkstoffen möglich macht. Durch stufenlos regelbare Vorschub-Einzelantriebe und spielfreie Kugelrollspindeln kann mit der WF 600 M exakt positioniert und auch problemlos im Gleichlauf gefräst werden. Der Vertikalfräskopf besitzt eine ausfahrbare Pinole und kann schnell um 90° in beide Richtungen gedreht werden. Die Heidenhain TNC 124 Streckensteuerung bietet vordefinierte Arbeitszyklen und ermöglicht über ein elektronisches Handrad ein bequemes Einrichten der Maschine.

Mit einem Umlaufdurchmesser über Bett von 330 mm und einer Drehlänge von 750 mm bietet die Weiler C30 genug Raum für einen Großteil der benötigten Teile.

Mit einem Umlaufdurchmesser über Bett von 330 mm und einer Drehlänge von 750 mm bietet die Weiler C30 genug Raum für einen Großteil der benötigten Teile.

Infos zum Anwender

Die Technische Universität in Wien beherbergt neben den zahlreichen Lehr- und Forschungseinrichtungen zusätzlich Werkstätten, die den jeweiligen Instituten zugeordnet sind. Das Institut für angewandte Physik und das Institut für Festkörperphysik betreiben diese Werkstätten gemeinsam mit sechs Mitarbeitern. Die Werkstätten für die beiden Institute gibt es bereits seit den frühen 1960er bzw. 1950er Jahren. Auf einer Fläche von etwa 800 m² fertigen die Werkstätten Sonderkomponenten und Anlagen für die Forschung beider Institute und adaptieren Mess- und Prüfeinrichtungen sowie Prototypen.

Konstruktive Zusammenarbeit

Beide Maschinen wurden 2015 in Betrieb genommen. Die Weiler C30 bereits Mitte des Jahres. Die Kunzmann WF 600 M folgte im Dezember. „Es war für uns sehr erfreulich, dass sowohl Inbetriebnahme als auch Einschulung sehr schnell gingen. Auch die Unterstützung nach der Inbetriebnahme lässt keine Wünsche offen. Wir haben einen Ansprechpartner für alle Belange und bekommen umgehend Unterstützung, wenn wir sie brauchen“, freut sich Schmidt. „Außerdem haben wir eine weitere Seite von Schachermayr kennengelernt. Sie haben uns geholfen, eine bestehende alte Drehmaschine an die aktuellen Sicherheitsanforderungen anzupassen. Zudem haben wir in der Firma Schachermayer einen Lieferanten für allerlei andere Komponenten und Werkzeuge für uns entdeckt. Das macht den Beschaffungsweg wesentlich einfacher“, resümiert Lahner abschließend.

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