Ops-Ingersoll OPS 550 SPEED HAWK: Erodieren im Gesamtprozess

Gerhard Reisner
Betriebsleiter bei Promotool

„Dass wir mit der Kombination aus HSC-Fräse, EDM-Maschine und Handlingsystem ein durchgängiges System von der Elektrodenerstellung bis zum Erodieren implementiert haben, schafft eine wesentliche Verbesserung im Gesamtprozess.“

Die Promotool Formenbau GmbH aus Knittelfeld hat sich auf die Herstellung komplexer Druckguss- und Spritzgusswerkzeuge für die verschiedensten Branchen – hauptsächlich für die Automobilindustrie – spezialisiert. Seit 2004 ist man Teil der Rudi Göbel Gruppe, die auf fünf Standorte (vier in Deutschland und einer in Österreich) verteilt ist und als ganzheitlicher Anbieter von technischen Bauteilen am Markt auftritt.

Das steirische Unternehmen beschäftigt rund 60 Mitarbeiter und bietet die verschiedensten Fertigungsverfahren wie Drehen, Fräsen, HSC-Fräsen, Erodieren und Schleifen an. Eine moderne Qualitätssicherung sowie eine fortschrittliche IT-Infrastruktur runden das Leistungsspektrum ab. „Wir sind ein Präzisionswerkzeugbau mit Eigenentwicklung und produzieren rund 100 Werkzeuge pro Jahr“, erläutert Gerhard Reisner, Betriebsleiter bei Promotool. Für eine optimale Auslastung des Maschinenparks wird zweischichtig, aber auch mannlos mit modernen Automatisierungskonzepten sowohl im Fräsen als auch im Erodieren, gefertigt.

Das Erowa-Spannsystem im „MultiChange performance“ Handlingsystem kommt sowohl für die Werkstückpaletten (UPC), als auch für die Elektroden (IST) an beiden Maschinen gleichermaßen zum Einsatz.

René Kiegerll
Leiter Werkzeugbau bei Promotool

„Die Temperaturkompensation bei der OPS 550 SPEED HAWK sorgt für höchste Qualität über die ganze Bearbeitungszeit. Wir hätten nicht gedacht, dass das so gut klappt.
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Umstieg auf Graphit

Besonders im Bereich des Erodierens hat man sich bei Promotool auf die Herstellung komplexer Bauteile spezialisiert. Wurde in der Vergangenheit noch vorrangig mit Kupferelektroden gearbeitet, stand vor etwa zwei Jahren eine größere Veränderung an. Um wirtschaftlicher arbeiten zu können, war eine verstärkte Nutzung von Graphitelektroden vorgesehen. Aufgrund einer gleichzeitig erforderlichen Kapazitätserweiterung wurde eine abgestimmte Kombination aus HSC-Fräsmaschine und EDM-Maschine angestrebt. Zusätzlich sollte der Gesamtprozess durch verschiedene Automatisierungsansätze unterstützt werden.

Eine Evaluierung verschiedener Maschinenhersteller führte schließlich zu einer Lösungskombination des deutschen Herstellers OPS-Ingersoll, der in Österreich durch die Harald Umreich GmbH aus dem niederösterreichischen Biedermannsdorf vertreten ist. Nicht zuletzt weil man in anderen Unternehmensbereichen der Göbel-Gruppe bereits gute Erfahrungen mit Ingersoll-Maschinen gemacht hat, fiel die Wahl auf eine OPS 550 SPEED HAWK HSC-Fräsmaschine und eine Gantry EAGLE 800 Funkenerosionsmaschine, die beide im Mai 2015 in Betrieb genommen wurden.

Ursprünglich wollte man die beiden Maschinen nebeneinander aufstellen und über eine integrierte Automatisierungslösung verknüpfen, aber aufgrund der sehr hohen Leistungsdaten der HSC-Maschine, hat man sich dann aber doch für eine gesonderte Aufstellung beider Maschinen entschieden. „Nachdem wir erkannt haben, wie schnell wir mit der SPEED HAWK Graphitelektroden herstellen können, wurde uns klar, dass wir sie auch für die Fertigung andere Komponenten verwenden sollten“, begründet Reisner.

Die robuste Bauweise der Gantry EAGLE 800 EDM-Maschine verträgt eine Kopflast von 200 kg und bietet erstaunlich große Verfahrwege.

Robert Ruess
Verkaufsleiter bei der Harald Umreich GmbH

„Die OPS-Ingersoll Maschinen zeichnen sich speziell im Steuerungsbereich durch Finessen aus, die klare Produktivitätsvorteile schaffen. Sei es die PIKO-Interpolation der Andronic 3060 Steuerung für das HSC-Fräsen, oder der Impulsgenerator mit adaptiver Stromform bei der EDM-Maschine.
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Präzision im Vordergrund

„Da wir die Maschine im Wesentlichen für die Herstellung von Elektroden vorgesehen haben, stand Präzision für uns an erster Stelle. Die Toleranz der fertigen Teile liegt im Bereich von ± 1/100 mm. Dementsprechend liegen die Genauigkeitswerte für die Elektroden um eine Potenz höher“, erklärt René Kiegerll, Leiter Werkzeugbau bei Promotool, die Entscheidung für die OPS 550 SPEED HAWK.

Damit diese geforderten Genauigkeitswerte eingehalten werden können, wurde die 5-Achs-Maschine mit einem Präzisionspaket zur Temperaturstabilisierung ausgestattet. „Das ermöglicht eine komplette 5-Achs Kompensation bei Temperaturschwankungen im Bereich von ± 9° C. Das macht auch einen Einsatz in einer nicht klimatisierten Umgebung wie bei Promotool problemlos möglich“, schildert Robert Ruess, Verkaufsleiter bei der Harald Umreich GmbH, die Vorzüge dieser Sonderausstattung. Die Gantry-Bauweise sorgt für einen extrem steifen Maschinenaufbau mit Verfahrwegen von (X/Y/Z) 550 x 400 x 400 mm. Die vierte und fünfte Achse werden von einem Schwenkrundtisch gebildet, der in der B-Achse einen Schwenkbereich von –120 Grad bis +60 Grad aufweist und in der C-Achse bis 40 U/min leisten kann. Mit einem Aufspanngewicht von bis zu 250 kg ist damit auch die Bearbeitung schwererer Werkstücke kein Problem.

Durch die gekapselte Bauweise ist die SPEED HAWK für alle staubenden und Sondermaterialien besonders gut geeignet. Ein linksangebundenes Werkzeugmagazin mit 100 Plätzen bietet reichlich Platz für alle erforderlichen Werkzeuge. Diese werden über eine HSK E 40 Aufnahme in der bis zu 42.000 U/min schnellen Spindel gehalten. „Eine derart hohe Spindelgeschwindigkeit in Verbindung mit der enorm stabilen Bauweise der Maschine ermöglicht Oberflächenqualitäten, die schon sehr nahe an eine polierte Oberfläche heranreichen. Perfekt für Erodierwerkzeuge“, führ Ruess aus.

Durch die Anbindung des 100-fach Werkzeugmagazines auf der linken Seite und des Elektroden- und Palettenwechslers auf der rechten Seite bleibt die OSC 500 SPEED HAWK weiterhin gut zugänglich.

Automatisierung ohne Kompromisse

Das „MultiChange performance“-Werkstückhandlingsystem, das rechts an der Maschine angebunden ist, versorgt die Maschine über ein Erowa Spannsystem mit einem kontinuierlichen Werkstückfluss. Dieses bietet Platz für 192 Elektroden über IST-Spannsystem und vier Werkstückpaletten mit UPC-Spannsystem.

„Für uns war ein Handlingsystem wichtig, das zwar für einen mannlosen Betrieb geeignet ist, aber trotzdem die Zugänglichkeit der Maschine nicht beeinträchtigt. Dadurch sind wir in der Lage, jederzeit einzugreifen und auch einmal dringende Teile dazwischen zu schieben“, wirft Reisner ein. Gesteuert wird die OPS 550 über eine Andronic 3060 Steuerung. Die patentierte PIKO-Interpolation der Steuerung ermöglicht laut OPS-Ingersoll eine signifikante Steigerung der Ausgabeauflösung, was zu einer wesentlich höheren Abbildungsgenauigkeit der Werkstücke führt.

Elektrodenübernahme ohne Umspannen

Um im Bereich Erodieren schneller und wirtschaftlicher arbeiten zu können, wurde zeitgleich mit der HSC-Fräsmaschine eine Ingersoll Gantry EAGLE 800 Funkenerosionsmaschine erworben. Da auch diese mit einem „MultiChange performance“ Handlingsystem ausgestattet wurde und das gleiche Erowa-Spannsystem zum Einsatz kommt, können die zuvor auf der SPEED HAWK gefertigten Elektroden direkt in die Automatisierungslösung für die Erodiermaschine übernommen werden. Dadurch verfügt auch diese Maschine über ein 154-fach Elektrodenmagazin und acht Werkstückplätze, womit ein 7/24-Einsatz sowie ein mannloser Betrieb der Maschine gewährleistet werden kann.

„Die Möglichkeit, die Maschine über Werkstückpaletten und ein großes Elektrodenmagazin beschicken zu können, war für uns ein wesentliches Entscheidungskriterium. Da wir hauptsächlich Einzelteile fertigen, ist hohe Flexibilität über eine geeignete Automatisierung extrem wichtig. Nur so können wir einen dauerhaft reibungslosen Einsatz realisieren“, erläutert der Betriebsleiter. „Durch die durchgängige Prozesskette – vom Fräsen der Elektrode und Vermessen, übers das Voreinstellen des Werkstückes bis hin zum Erodieren – sind wir in der Lage, den Durchsatz wesentlich zu verbessern. Und das bei höherer Genauigkeit“, ergänzt Kiegerll

Der Schwenkrundtisch, der in der B-Achse einen Schwenkbereich von -120 Grad bis +60 Grad aufweist und in der C-Achse bis 40 U/min leisten kann, lässt in der 5-Achs Bearbeitung keine Wünsche offen.

Verbesserte Steuerung

Wesentlich zu der Leistungsverbesserung beigetragen hat die EAGLE POWER JUMP Funktion der neuen EAGLE POWER-TEC Steuerung. Diese ermöglicht höhere Intervallgeschwindigkeiten von bis zu 18 m/min, was nach Angabe von OPS-Ingersoll eine Verkürzung der Bearbeitungszeiten von bis zu 50 % erlauben soll. Der zusätzlich integrierte PT60 Feinschlichtgenerator sorgt für eine entsprechende Oberflächengüte und Maßhaltigkeit auch bei feinsten Strukturen. Dabei bietet die Gantry EAGLE 800 mit Verfahrwegen von (X/Y/Z) 550 x 850 x 450 mm auch größeren Werkstücken ausreichend Platz und kann mit einer maximalen Kopflast von 200 kg durchaus auch mit schweren Elektroden bestückt werden.

„Ein weiteres Highlight der Gantry EAGLE 800 mit EAGLE POWER-TEC Steuerung ist der einzigartige Impulsgenerator des Systems. Im Prozess wird jeder Impuls individuell mit einer adaptierten Stromform versorgt. Dadurch werden Fehlerosionen vermieden, ein wesentlich höherer Materialabtrag erzeugt und der Elektrodenverschleiß minimiert. Die Versorgung der Maschine über den Palettenwechsler für die Werkstücke und das umfangreiche Elektrodenmagazin sorgen schließlich für einen kontinuierlichen Arbeitsfluss“, fasst Ruess die Vorzüge der EDM-Anlage zusammen.

Gelungene Kombination

„Die Kombination aus der SPEED HAWK und der Gantry EAGLE bietet uns eine hervorragende Möglichkeit unseren Werkstückdurchsatz im Bereich Erodieren zu verbessern. Da wir die Elektroden vom Fräsen weg auf den Erowa IST-Trägern belassen und direkt in das Magazin der EDM-Maschine verlagern können, sparen wir uns eine Menge an Rüstzeit. Von der Vermeidung etwaiger Fehler ganz zu schweigen. Bei einem Gesamtaufkommen von etwa 6.000 Elektroden pro Jahr wirkt sich das in der Produktivität sehr positiv aus. Mit OPS-Ingersoll und Umreich haben wir auch auf die richtigen Partner gesetzt. Die Umsetzung und Systemeinführung hat reibungslos geklappt und wir haben praktisch ab der ersten Elektrode produktiv arbeiten können“, fasst Gerhard Reisner abschließend zusammen.