Branchenreport
Mission Possible
02.07.2009
Mission Possible
50 Jahre CNC-Bearbeitungszentrum: Das deutsche Grundgesetz und damit der moderne deutsche Rechtsstaat feiert in diesem Jahr 60-jährigen Geburtstag. Jenseits dieses für die Demokratie enorm wichtigen Datums gilt es ein weiteres Jubiläum zu feiern: Vor 50 Jahren wurde in Deutschland Europas erstes NC-
gesteuertes Bearbeitungszentrum gebaut. Auftraggeber war der legendäre Howard Hughes; produziert hatte es das renommierte Reutlinger Unternehmen Burkhardt + Weber. fertigung fasst die Ereignisse zusammen.
Die Mission war geheim. Eine Gruppe verschwiegener Herren traf 1957 aus Los Angeles kommend in Genf ein. Ziel war die Zentrale der Société d‘Instruments de Précision SA (SIP). Dort fragten die Manager des Elektronik- und Raumfahrtkonzerns „Hughes Aircraft Company” höflich an, ob sich der schweizerische Präzisionswerkzeugmaschinenhersteller vorstellen könne, eine Werkzeugmaschine mit numerischer Steuerung zu bauen. Hauptforderung und absolutes Novum dabei: Die Werkzeuge mussten aus einem Magazin automatisch in die Arbeitsspindel eingewechselt werden.
Die Schweizer mussten passen, gaben den weit gereisten Herren aber den Tipp, es doch in Reutlingen zu versuchen. Wenn es einer schaffen könnte, dann Burkhardt+Weber.
1958 kam es zur ersten Kontaktaufnahme zwischen dem Hughes-Konzern und Burkhardt+Weber. Das Angebot der Amerikaner lautete, eine von ihnen und dem M.I.T. (Massachusetts Institute of Technology) entwickelte NC-Steuerung mit Werkzeugmaschinen zu verbinden und diese auf dem amerikanischen Markt zu vertreiben. Mit ausschlaggebend für den damaligen Kontakt war übrigens der günstige Mark-Dollar-Wechselkurs. Der Dollar kostete 4,20 DM; für die profitorientierten Amerikaner ein nicht zu unterschätzendes Argument.
Die Anforderungen, die der Huhges-Konzern an den Werkzeugmaschinenproduzenten stellte, waren sehr anspruchsvoll und streng vertraulich: Die Maschine musste vorgegebene Positionen automatisch anfahren sowie Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe den Erfordernissen des Arbeitsprozesses anpassen können. Zudem mussten die Werkzeuge aus einem Magazin automatisch in die Arbeitsspindel einzuwechseln sein.
Der Entwurf und die Konstruktion der Maschine wurde den Reutlinger Spezialisten überlassen. Die aus Radio-Röhren gebaute NC-Steuerung sowie alle weiteren elektrischen und hydraulischen Einrichtungen kamen von amerikanischer Seite.
Bei Burkhardt+Weber hatte man zu diesem Zeitpunkt noch keine Erfahrung mit NC-Steuerungen und binären Zahlen. Der Werkzeugmaschinenbauer erkannte jedoch schnell das riesige Potential einer solchen neuen Steuerung: Die bisher eher träge Werkzeugmaschine wurde plötzlich hochflexibel; zudem bestand berechtigte Hoffnung auf Reduzierung der Taktzeiten. Nach einigen Vorstudien kam es 1958 zum Vertragsabschluss über die Herstellung einer NC-gesteuerten Maschine vom Typ „BW MT 3″.
Meine Meinung
Es war ein Plot wie ihn kein Krimi besser hinbekommen hätte: Geheime Treffen, eine rätselhafte Technologie und im Hintergrund zog eine mysteriöse Persönlichkeit die Fäden; der „Dritte Mann” lässt grüßen. Aber auch sonst war die Geburt der NC-Bearbeitungszentren in Deutschland und Europa ein typisches Ereignis der Nachkriegsära: Dort das hohe technologische Wissen und die schlampig-lässige Herangehensweise der Amerikaner, hier der bodenständige deutsche Maschinenbau, der erst richtig warmläuft, wenn alle anderen schon aufgegeben haben. 50 Jahre NC-gesteuerte Bearbeitungszentren Made in Germany ist sicherlich ein Jubiläum, auf das die deutsche Ingenieurskunst Stolz sein kann; auch wenn – ab Mitte der 80er Jahre – die Japaner das große Geschäft gemacht haben.
Wolfgang Pittrich, Redaktion fertigung
Um den Verkauf im US-amerikanischen Markt zu erleichtern, wurden amerikanische Installationsteile sowie elektrische und hydraulische Schalt- und Steuerelemente verwendet. Die Vorschubantriebe waren mit hydraulischen Axialkolbenmotoren und Servoventilen ausgestattet. Die Übertragung der Antriebskräfte auf die Schlitteneinheiten erfolgte über Kugelumlaufspindeln.
Der Eilgang der BW MT 3 betrug 200 inch/min, also 5 m/min. Die Steuerung arbeitete inkrementell und konnte ausschließlich achsparallele Bewegungen ausführen. Allein die Steuerung für die drei Hauptachsen mit allen Hilfsfunktionen beanspruchte das Volumen eines großen Kleiderschranks.
Die Maschine selbst bestand aus drei Einheiten: Die Universaleinheit bezeichnete das Werkzeugmagazin für 30 Werkzeuge und dem automatischen Werkzeugwechsel. Daneben gab es noch eine Gelenkspindeleinheit sowie eine Fräseinheit für schwere Fräsoperationen. Die zentral angeordnete Tischbaugruppe führte zwei Linearbewegungen aus; eine horizontale in X-Achse sowie eine vertikale in Y-Richtung.
Die Bearbeitungseinheit war der Z-Achse zugeordnet. Auf der Säule der Y-Achse befand sich ein Rundtisch mit 24 Indexpositionen. Eine NC-Achse für Drehbewegungen gab es dagegen noch nicht. Aus diesem Grund musste die Positionierung des Rundtisches mit binär codierten Nocken erfolgen.
Die Universaleinheit bestand aus einem 3-stufigen Schaltgetriebe, das mittels Elektro-Lamellen-Kupplungen geschaltet wurde. Die Spindel drehte mit maximal 4000 min-1; der Antrieb erfolgte über einen geregelten Gleichstrommotor. Die Einheit besaß einen Schwenkkopf mit zwei im Winkel von 60° angeordneten Arbeitsspindeln.
Während die horizontale Spindel arbeitete, wurde an der schräg stehenden Spindel mittels einer Greifereinrichtung das Werkzeug gewechselt. Die Werkzeugwechselzeit dauerte extrem kurze drei Sekunden. Das sorgte bei den Amerikanern für enormes Aufsehen. Auch konnte das Werkzeugmagazin bereits 20 bis zu 35 kg schwere Fräs- und Ausbohrwerkzeuge aufnehmen.
Schon die zweite Maschinenserie ab 1960 wurde mit einer NC-Steuerung in Transistortechnik ausgerüstet. Die Steuerung wurde dadurch kompakter und schneller. Die Wegmessung erfolgte allerdings immer noch indirekt über die Kugelrollspindeln.
Auf der Internationalen Werkzeugmaschinenausstellung 1959 in Paris wurde die numerische Steuerung erstmals einer breiten Öffentlichkeit vorgestellt. Dabei konnten bereits 13 Werkzeugmaschinen gezählt werden, die über dieses innovative Maschinenkonzept verfügten. Ein Jahr später auf der IMTS in Chicago waren es bereits 80 Hersteller, die sich diesem Thema widmeten.
1966 übrigens brachte Burkhardt+
Weber als Weiterentwicklung die berühmte „BW MC 4″ auf den Markt. Einige Exemplare davon laufen heute noch. Diese Maschine vereinte alle Vorteile der bisher gefertigten MT 3 A, besaß jedoch einen wesentlich größeren Arbeitsbereich. Der Universalkopf mit zwei Spindeln konnte aus einem Kettenmagazin mit 50 Werkzeugen bestückt werden. Das Magazin war bereits so kompakt konstruiert, dass Plandrehköpfe sowie Werkzeuge mit einem Eigengewicht von bis zu 60 kg gewechselt werden konnten.
Und Howard Hughes? Sein Unternehmen verkaufte Mitte der 60er Jahre die Rechte an der MT 3 A ins Ausland; genauer gesagt nach Japan. Käufer war ein damals noch nicht so bekanntes Unternehmen namens Yamazaki Mazak.
Vier Fragen an Ernst Raiser
„Gewaltiges aufsehen”
Ernst Raiser war 1959 bei Burkhardt+Weber beschäftigt. Den Beginn der NC-Ära in Europa erlebte er hautnah mit.
Herr Raiser, wie war das, als der Hughes-Konzern in Reutlingen anklopfte und um eine Zusammenarbeit bat?
Die Amerikaner wollten sich erkundigen, ob es in Europa eine Werkzeugmaschinenfabrik gab, die eine Maschine entwickeln konnte, um mit einer sogenannten numerischen Steuerung Werkstücke beliebiger Form bearbeiten zu können. Der Hughes-Konzern hatte zu diesem Zeitpunkt bereits zwei Maschinen von Kearney and Tecker gekauft, die zwei Stationen zum Bohren und Fräsen besaß. Ansonsten hatten sie nur ein sehr grobes und auch primitives Konzept einer solchen Maschine in der Tasche.
Wo lagen aus Sicht von Burkhardt+Weber die Knackpunkte in der Umsetzung dieser Idee?
Wir wussten von einer NC-Steuerung noch gar nichts. Zumal man uns sagte, dass diese Steuerung nur Zahlen verstehen würde. Außerdem musste die Maschine mit amerikanischen Installationseinheiten montiert werden; Fittings, Rohrleitungen und alle elektrischen und hydraulischen Schalt- und Steuerelemente kamen aus den USA. Der Vertrag sah vor, dass wir die Maschine konstruieren und bauen sollten; Hughes würde die NC-Steuerung bereitstellen.
Wie sah die erste NC-Steuerung aus?
Sie war überwiegend aus Radio-Röhren aufgebaut und so groß wie ein Kleiderschrank. Eine Bahnsteuerung gab es nicht, und die Wegmessung erfolgte indirekt über die Kugelrollspindel. Zudem hatten wir mit einem unkontrollierten thermischen Einfluss auf die Spindelausdehnung zu kämpfen.
Gab es eigentlich Schwierigkeiten bei der Vermarktung der Maschine?
Als unsere Maschine erstmals 1960 auf der Internationalen Werkzeugmaschinenausstellung in Hannover zu sehen war, sorgte sie für gewaltiges Aufsehen. Wenn die Maschine lief, stand immer eine große Menschenmenge davor. Die meisten Besucher waren damals aber noch nicht imstande, das Potenzial einer solchen Maschine zu erkennen. Oft hörte man das Argument: „Wir haben die Stückzahlen für eine solche Maschine nicht.” Es dauerte deshalb auch bis 1965, bevor wir die erste Maschine in Europa an die Firma Snecma in Paris liefern konnten. Bis in die 1970er Jahre wurden rund 150 Maschinen in die USA verkauft.
Profiwissen pur
Howard Hughes und die Idee der numerischen Steuerung
Im Jahr 1950 beauftragte die US-Air Force das Massachusetts Institute of Technology (M.I.T.) mit der Entwicklung einer rechnergesteuerten Werkzeugmaschine. Zwischen 1950 und 1952 wurde eine erste Dreikoordinaten-Bahnsteuerung an eine Fräsmaschine angebaut. Man stellte schnell fest, dass dadurch nicht nur komplexe Geometrien bearbeitet werden konnten, sondern sich eine bislang ungeahnte hohe Flexibilität in der Bearbeitung ergab. Der amerikanische Unternehmen und Multimillionär Howard Hughes erkannte diese Möglichkeiten und wollte für sein Unternehmen Hughes Aircraft Company eine NC-gesteuerte Werkzeugmaschine bauen lassen sowie diese Maschine in Amerika vermarkten. Nachdem verschiedene Maschinenhersteller abgewunken hatten, wurde er schließlich in Reutlingen bei Burkhardt+Weber fündig.
