5-Achsen-CNC-Werkzeugschleifmaschine VGrind 340S von Vollmer
Edwin NeugebauerEdwinNeugebauer
Die 5-Achs-Schleifmaschine VGrind 340S schleift Hartmetallwerkzeuge ab Durchmessern von 0,3 Millimetern. Zugänglichkeit zum Arbeitsraum und Bedienbarkeit sind optimal. -(Bild: Vollmer)
Die 340S ist die Ergänzung der VGrind-Baureihe für mikrometergenaues Schleifen. Wie die Thermostabilität und das Kühlkonzept der Maschine dies möglich machen.
Die VGrind 340S ist seit 2019 auf dem Markt und ergänzt die VGrind-Baureihe durch hochpräzises Schleifen von Vollhartmetallwerkzeugen kleinster Durchmesser ab 0,3 Millimeter. Bewährte Systembaugruppen und konstruktive Neuerungen ergänzen sich zu folgenden Vorteilen: Schwingungssteife Bettauslegung, durchgängig dynamische Direktantriebe in allen Achsen, produktives Bearbeitungskonzept mit zwei Schleifspindeln, hochgenaues Spannen der Rohlinge, qualifizierter Kalibrierablauf für die Achsen und bedienerfreundliche Steuerung mit ergonomischen Maschinenzugang.
Maschinenaufbau
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Das Maschinenbett ist aus Polymerbeton, darauf platziert eine massive, FEM gerechnete Graugusseinheit (Wandkonzept) als Träger für die Kreuzschlitteneinheit (X-, Z-Achse) und aufgeschraubt die Führungsleisten für die Schleifeinheit (Y-Achse). Dieser strukturelle Aufbau ist ein langjähriger Standard bei Vollmer. Der Schleifschlitten, eine Graugussbaugruppe, in seiner Struktur gewichtsoptimiert und auf Steifigkeit ausgelegt trägt die um 215 Grad drehbaren (C-Achse) und übereinander in vertikaler Richtung angeordneten zwei Schleifspindeln. Der Kreuzschlitten beinhaltet die Werksstückspindel (A-Achse) mit der integrierten Spannzange. Sie kann Rohlinge bis zu geschliffenen Außendurchmessern von 0,3 bis 12,7 Millimeter spannen.
Über ein „Wandkonzept“ werden alle Linear- und Rundachsen abgestützt. Die Y-Achse ist 3-fach geführt. -(Bild: Vollmer)
Alle Lineareinheiten und auch die rotatorischen Achsen (A-, und C-Achse) sind durchgängig mit Direktantrieben ausgestattet, was der gesamten Maschinenkinematik eine hohe Dynamik verleiht. Vollmer hat bei Auslegung der Maschine die Lineartechnik der herkömmlichen Kugelgewindetriebe gegenübergestellt, und die Wirtschaftlichkeit der Direktantriebe nachgewiesen.
Signifikant bei Vollmer ist der Anspruch eine Maschine für höchste Schleifqualität zu bauen. Dies zeigt sich im Maschinenlayout an diversen Baugruppen. Alle Linearachsen sind mit Glasmaßstäben höchstem Qualitätsstandard ausgerüstet. Der Kreuzschlitten (X-, Z-Achse) ist mit einem Gewichtsausgleich ausgestattet, der gewährleistet, dass bei Positionierung der Werkstückspindel mittig zwischen den Schleifspindeln keine Last auf der Z-Führung liegt, was die Genauigkeitsbearbeitung erheblich unterstützt. Beim Verfahren nimmt die Last wegabhängig linear zu. Dies wird durch eine Spiralfeder realisiert, die wartungs- und energieeintragsfrei arbeitet.
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Die Baugruppe von Schaft- und Stützlünette ist eine Vollmer-Eigenbau Lösung. -(Bild: Vollmer)
Die Führung des Y-Schlittens wird durch drei Führungsleisten realisiert, wobei eine Leiste zur Abstützung der Schleifkräfte am massiven, feststehenden Träger angeschlagen ist. Zusammen mit den acht Führungsschuhe auf der Achse verbessert sich ebenfalls die Steifigkeit.
Beim Schleifen filigraner Werkzeuge im Durchmesserbereich < ein Millimeter muss die Rundlaufabweichung an der geschliffenen Form < ein µm betragen, um gute Standzeiten der Werkzeuge bei hohen Drehzahlen zu ermöglichen. Kleinste Abweichungen an einzelnen Schneiden im Radiusbereich bewirken erhöhten Verschleiß oder führen zum Werkzeugbruch. Daher ist die Spanngenauwigkeit der Rohlinge und die Abstützung der Werkzeugschäfte beim Schleifen von immenser Bedeutung.
Vollmer löst dies mit einer intelligenten Eigenentwicklung, der Schaftstützlünette. Sie erfüllt zwei Stütz-Funktionen. Zum einen Abstützung des Werkzeugschafts direkt hinter der Spannzange, und zum anderen eine Abstützung durch eine manuell positionierbare Stützlünette für länger auskragende Werkzeuge. Bei der Schaftabstützung wird das Werkzeug über einen pneumatisch betätigten Andrückfinger mit 50 Kilogramm in ein fest fixiertes Hartmetallprisma gedrückt, die Stützlünette wird motorisch angestellt.
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Bei der Antriebsauslegung der beiden Schleifeinheiten kann der Kunde seine Bedürfnisse realisieren. Riementrieb oder auch Motorspindel sind machbar, so dass die Nutbearbeitung auf Spindel eins und das Fertigschleifen der Schneidengeometrie auf Spindel zwei optimal gestaltet werden können.
Der Schleifscheibenabrichter wird von Hand eingelegt und fixiert, und ist flexibel auch auf anderen Maschine einsetzbar. -(Bild: Vollmer)
Eine weitere pfiffige Idee ist die Eigenentwicklung einer „austauschbaren Abrichteinheit“. Sie wird von Hand in die Maschine eingebracht und indexiert und arbeitet nicht im Bereich der Prismenauflagen, um Verschmutzungen hier zu vermeiden. Die Adaptionsschnittstelle ist bei allen Maschinen vorhanden, somit ist die Abrichteinheit auch auf anderen Maschinen einsetzbar.
Der Wärmehaushalt an der Maschine wird über einen Plattenwärmetauscher geregelt. Er ist an das Kühlmittelnetz des Kunden angeschlossen, somit kommt die Maschine ohne ein eigenes Kühlaggregat aus. Gekühlt werden alle Antriebe, die Schleifspindeln und die A- und C-Achse. Als Kühlmittel wird das Schleiföl verwendet, was unproblematisch ist bei Leckagen. Beide Kreise werden auf gleichem Temperaturniveau gefahren, das bringt Thermostabilität in der Maschine. Im Arbeitsraum der Maschine ist eine Vielzahl von Leitblechen zur Kühlmittelabfuhr angebracht, um keinen Wärmeeinfluss auf das Polymerbetonbett zu verursachen.
Das Zusammenwirken von steifem, schwingungsgedämpften Aufbau mit dem nebenzeitenreduzierten Prozess (kurze Verfahrwege zwischen den Spindeln) und hoher Einsatzdauer der Schleifscheiben ergibt die Wirtschaftlichkeit. Qualität wird erreicht durch, weniger Schleifscheiben-Wechselzyklen, dadurch dass der Schleifdruck immer auf die Festlagerseite an der Schleifspindel geht, durch Temperaturkonstanz, erzielt durch Temperierung in den Antriebselementen und im Schleif-/Kühlöl und durch den steifen Gesamtaufbau. Die Lage der Arbeitsebene an beiden Schleifscheiben direkt im Drehpunkt der C-Achse bedingt geringste Kompensationswege der Linearachsen bei Bewegungen aller Achsen im Raum, was sich positiv auf die Schleifergebnisse auswirkt.
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Bearbeitung
Beim Maschinencheck wurde der Prozess zur Herstellung eines Vollhartmetallwerkzeugs mit Durchmesser 0,3 Millimeter und einem Schneideneckradius von 0,04 Millimeter gezeigt. Beim anschließenden mikroskopischen Messen und Auswerten ergab sich eine maximale Abweichung vom Sollradius von 0,0004 Millimeter. Eine erstaunliche Genauigkeit.
Beim Maschinencheck wurde ein HM-Kleinwerkzeug geschliffen mit einem Eckenradius von 0,04 Millimeter. Max. Radiusabweichung: 0,0004 Millimeter. -(Bild: Vollmer)
Schleifscheibenmagazin
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Ein für Vollmer wichtiges Konstruktionsprinzip, da wo es möglich ist, Funktionalitäten mechanisch auszuführen ist beim Schleifscheibenwechsler vollzogen. Mechanische Lösungen bieten in der Regel geringere Störanfälligkeit durch den Wegfall von diversen elektrischen Komponenten.
Beim Schleifscheibenwechsel fährt die Y-Achse auf eine Werkzeugwechselstellung in der die Spannfutter für die Schleifscheibensätze mechanisch aufgedrückt werden. Die auf Wuchtgüte G1 gewuchteten Schleifpakete werden danach durch den Eigenbau-Wechsler in die HSK-Aufnahme der Maschine zwangsgesteuert über Kurvensegmenten übergeben. Das Schleifscheibenmagazin fasst acht Plätze. Eine Besonderheit ist der prozessoptimierte, parallel ablaufende Wechsel von Schleifscheibe und Werkstück. Dies bringt neun Sekunden Zeiteinsparung.
Werkstückbeschichtung
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Auch die Beschickung der Maschine über einen Doppelgreifer ist Eigenbau. Das kompakte Plattenmagazin speichert bis zu 900 Werkstücke, wodurch mannlos gefertigt werden kann. Ein Werkstückwechsel mit Roboter ist auch realisierbar.
Das Plattenmagazin HP 160 ist mit bis zu 900 Werkzeugen bestückbar. -(Bild: Vollmer)
Die Oberfläche der Numrotoplus-Steuerung ist logisch strukturiert mit Bedienung über Touchscreen. -(Bild: Vollmer)
Service/TCO
Die Servicehotline ist werktags für elf Stunden besetzt und der Reiseantritt der Fachkraft beginnt innerhalb von 24 Stunden nach Eingang der Störungsmeldung (in Deutschland). Die Serviceberichte der Fachkräfte werden in der Serviceleitung durchgeschaut und dann in eine Datenbank (SAP-System) eingegeben.
Beim Maschinencheck wurde von der Serviceleitung beeindruckend dargestellt wie über Auswertungen und Analysen die Servicedaten genutzt werden. Speziell der Zugriff aller Fachkräfte weltweit auf neueste Daten, baureihenbezogene Änderungen, Erfahrungswerte, gespeichert in einer Netzcloud hilft bei der Fehlerbehebung vor Ort. Hier arbeitet Vollmer mit einem Tool – Oculavis – um die Transparenz und den kundenbezogenen Service-Support weiter zu verbessern. Seit März 2020 werden neue Dienstleistungen angeboten.
Meine Meinung
Die VGrind 340S ist eine passende Ergänzung im Portfolio von Vollmer. Sie bietet einen bewährten, innovativen und produktiven Schleifprozess mit dem Schwerpunkt „µm-genaues Schleifen“. Thermostabilität und Kühlkonzept unterstreichen den Anspruch der Genauigkeitsbearbeitung. Etliche funktionale, Lösungen, teilweise als Eigenbau, wie etwa in der Mehrebenenbearbeitung, im austauschbaren Abrichter oder bei der Schaft-, Stützlünette zeugen von der prozessorientierten Ausrichtung im Engineering. Der durchgängige Einsatz von Linear- und Torqueantrieben verifiziert die Dynamik der Maschine. Die NUM-Steuerung bietet eine logisch strukturierte Oberfläche und intuitive Bedienung. Die Servicebereitschaft ist vorbildlich. Die Digitalisierung wird vorangetrieben durch den Einsatz von visuellen Tools zur Fehlerbehebung und Verfügbarkeit von Datenbanken, mit aktuellen Daten zu allen Baureihen.
Edwin Neugebauer
Zahlen+Fakten
Maschinendaten Vollmer - VGrind 340S
Arbeitsraum (Millimeter)
330X450X500
Eilgang
max. 20m/min
C-Achse, Drehwinkel
+15° /- 200°
Schleifspindel-Aufnahmeschaft
HSK 50
Schleifspindel
0 bis 10.500min-1; 10 KW (Motorspindel);11 KW-Riementrieb
Das Aufstellen der Maschine inklusive der Inbetriebnahme dauert ca. einen Tag.Abnahmewerkzeuge und Einweisung dauert ca. einen Tag.
Nachweis - Bearbeitungsqualität
Abnahmewerkzeuge eines 5-Achswerkzeuges von Vollmer inklusive Mess- und Prüfprotokolle.Kundenspezifische Abnahmeteile nach Rücksprache mit Kunden möglich.
Achsenvermessung
Kreisformtest Firma Renishaw.Maschinenspezifisch von Vollmer entwickeltes Mess- und Prüfprogramm mit digitalem Messtaster (Messkoffer, für mehrere Maschinen einsetzbar).
Achsenvermessung (Maschinenkinematik)
Einmalige Achsvermessung bei Erstinbetriebnahme im Haus. Durch den stabilen Aufbau ist ein erneutes Einmessen bei der Inbetriebnahme beim Kunden nicht erforderlich..
Einweisung Anwender
Individuelles Schulungsangebot vor Ort (beim Kunden) oder im Technologie- und Dienstleistungszentrum bei Vollmer in Biberach je nach Vorkenntnissen der Anwender.Weitere Schulungsangebote nach Inbetriebnahme der Maschine sind möglich. Über den Service "Visual Instruct" werden Schulungen und Trainingseinheiten auch in digitaler Form angeboten.
WARTUNGSFREUNDLICHKEIT
Austauschbarkeit von Verschleissteilen
Sämtliche Wartungspunkte sind außenliegend und gut zugänglich. Wartungsschrank (Pneumatikkomponenten, Zentralschmierung, Kühlmittelventile, CO2-Löschanlage).
Zugänglichkeit bei Störungen
Direkte Zugänge zu allen Verschleißteilen und Wartungspunkten durch große und leicht demontierbare Verkleidungen (alle Hauptachsen X, Y, Z, A).
Hauptspindel-Austauschzeit
Ca. 2 Stunden für Aus- und Einbau.Ca. 1-2 Stunden für Einstellungen (Ausstoßweg; Nullpunkte) und Inbetriebnahme.Nullpunktvermessen der Spindeln über automatisches Messprogramm.
Austauschzeit - Vorschubkomponenten
Austausch von Linearmotoren in der Regel nicht mehr notwendig, da verschleißfrei. Die Demontage von Achsschlitten ist nicht erforderlich. Servoantriebe und Linearmesssysteme sind gut zugänglich und mit Steckverbindungen angeschlossen.
Automatische Überwachungsfunktionen
Riemenbruchüberwachung, Werkzeug eingefuttert und sicher gespannt, Werkzeug in Magazinplatz vorhanden, Überwachung Pneumatikdruck, Durchflusswächter Spülung Kühlmittel (Ölstand und Temperatur Maschinenkühlung),Stromaufnahme Schleifspindeln und Achsantriebe, Absaugung läuft inkl. Funktionsüberwachung, Autom. Zentralschmierung mit Füllstands- und Funktionsüberwachung, verschiedene Überwachungsfunktionen durch (2x Messtaster), Kühlmittelüberlauf/Wannenschalter, Kühlung Schaltschranktür offen, Allgemeine Prozessüberwachung in Automatik, Sämtliche Funktionen sind endschalterüberwacht (Greifer, Lünettenzustand, Spannsystem),
AUTOMATISIERUNG
Aufwand für Werkstückspannung/Werkzeugspannung
Werkstückspannung: Ausführung mit Spannzangenfutter sowie Hydrodehnspannfutter möglich. Optional auch mit teilautomatischer Lünette möglich.
Bedienung/Beschickung
Automatische Werkzeug- sowie Werkstückzuführung. Reduzierte Wechselzeiten aufgrund der vertikal angeordneten Spindeln. Schnelle Werkzeug-Wechselzeit aufgrund dem kinematisch vorteilhaften Konstruktionsprinzip.Beschickung: Palletenmagazin als Werkstück-Automatisierungen anbindbar. Mit der neusten Maschinengeneration ist ein simultaner Wechsel von Werkstück/Werkzeug möglich (weitergehende Effizienzsteigerung der Maschinen). Vollmer ist der einzige Anbieter am Markt, der alle drei verschiedenen Automatisierungslösungen bietet.
Maschinenstart/Referenzfahren
Warmlaufprogramme können je nach Bedarf vor dem Schleifprozess programmiert werden, Referenzfahrten der 5-Maschinenachsen ist nicht nötig (da Absolutmessysteme von Heidenhain).
STEUERUNG
Steuerung/Komfortfunktionen
Numroto Flexium+ (neueste, sichere Steuerung - Zweikanaligkeit und Sicherheits-SPS). Werkstück- sowie Werkzeugvermessung im Prozess möglich. Optimale Bedien-Ergonomie. (Modernes Bedienpultkonzept: Höhenverstellbar, schwenkbar und mit optimaler Einsicht in die Bearbeitungsräume.). Datenausgabe über IoT-Gateway nach internationalen Standards (umati, OPC UA, MQTT, MT Connect). Eigens entwickelte, noch bedienerfreundliche Abrichtsoftware als Standard. Weiterentwicklung zusammen mit verschiedenen Kunden.
Kollisionsbetrachtungen
3D-Kollisionbetrachung aller Maschinenbauteile (z.B. Lünette, Spannsystem, Kühlmittelverteilung, inkl. Schleifscheibensätze und Wekrzeugrohlinge) ist in der Software möglich.
UMRÜSTFREUNDLICHKEIT
Flexibilität Werkstückspannung/Werkzeugspannung
z.B. kann die Werkstücklünette zum Parken unter die Wechstückspannsysteme geschoben werden ohne diese auszubauen. Standardspannsysteme werden verwendet.
Einrichteaufwand
Sehr gute Zugänglichkeit von der Bedienseite, Spannsystemwechsel möglich in ca. zehn Minuten. Optimale Bedien-Ergonomie. (Modernes Bedienpultkonzept: Höhenverstellbar, schwenkbar und mit optimaler Einsicht in die Bearbeitungsräume.)
Teilebeschickung/Mehrfachspannung/Model-mix
Palettenmagazin (HP 160) für bis zu 900 Steckplätze und Doppelgreifer zur Gewährleistung. Schneller Wechsel als Automatisierungsoption. Es werden optional bei der VGrind-Produktfamilie fexible Werkstückautomatisierungen sowie eine Roboterzelle (Fanuc) und ein Kettenmagazin (HC4) angeboten. Nachschiebefähigkeit der Automatisierungssysteme. Rundlaufverbesserung durch erneutes Öffnen und Schließen des Spannsystems und automatischer Rundlaufvermessung gegeben. Maximale Flexibilität für verschiedene Werkzeugdurchmesser durch Einwechseln von verschiedenen Spannzangendurchmessern. Bei HP160 kompakt haben wir bei gleicher Baugröße eine Verdreifachung der Werkstückkapazität erreicht. (bis 900 Teile)
SERVICE
Verfügbarkeit Servicepersonal
Service besetzt: Mo. bis Fr. 7.00 - 18.00 Uhr, Reiseantritt: innerhalb 24 Stunden - Deutschland; 48 Stunden - Europa, 14 Serviceniederlassungen weltweit, 50 Servicetechniker weltweit, 111 Jahre Erfahrung; Service, Hilfe und Beratung durch Fachpersonal in den verschiedenen Zeitzonen abgedeckt. Über den "Visual-Support" wird ein digitaler Live-Service angeboten. Fernservice über Remotezugriff ist möglich. Serviceweiterbildungstage mehrfach im Jahr (Präsenz in Biberach oder online). Schulungs- und Servicecontent steht sehr zeitnah über cloudbasierte Services zur Verfügung.
Ersatzteillager/Anfertigung v. Ersatzteilen
In allen Kontinenten umfangreiches Ersatzteillager (ca. 80.000 verschiedene Teile über das gesamte Produktspektrum). Häufig benötigte Ersatz- und Verschleißteile sind direkt im Servicetechniker „Wagenbestand“ verfügbar: Speziell ausgestattete Fahrzeuge für die VGrind-Baureihe für sofortige Reaktion.
Teilezeichnungen-Archiv; Internetverfügbarkeit
Ausführliche Ersatzteilliste mit Einzelzeichnungen aller relevanten Komponenten für den Kunden (auch in elektronischer Form verfügbar). Detailzeichnungen und Informationen sind uneingeschränkt für den Service verfügbar.
Wartungsverträge
Umfangreiches Angebot an Inspektions-, Wartungs- und Instandhaltungsverträgen (Check, Plus und Max - vgl. Flyer). Servicevereinbarungen mit garantierten Reaktionszeiten.
TCO
Analyse - Kostentreiber vorhanden
Monatliche Überprüfung und Auswertung der ausgetauschten Maschinenkomponenten / Trendfunktionen (Praxisbeispiel wird beim Besuch gezeigt).
Bewertung/Zahlen für Ausfallzeiten/Reparaturzeiten
Dieser Punkt wird Ihnen beim Termin an verschiedenen Beispielen gezeigt.
KVP-Maschinenlieferant bei Ausfallmeldung
4-6 Augenprinzip bei Fehlermeldungen (Serviceberichten) und Ablage in der Know-How-Database. "Dienstags-Runde" (alle Bereiche an einem Tisch - zur schnellen kundenorientierten Lösung). Näheres wird Ihnen beim Termin vorgestellt.
VERTRAGSGESTALTUNG
Garantiezeit
Zwischen 12 und 24 Monate. Verlängerte Gewährleistungszeit bei Abschluss eines Servicevertrages möglich.
Zahlungsbedingungen
1/3 - 1/3 - 1/3 (Anzahlung, vor der Lieferung, nach Inbetriebnahme) oder nach Absprache. Verschiedenste Finanzierungsmöglichkeiten (Miete, Leasing) // Exportgeschäft mit Euler/Hermes/LC.
TCO-Prozess fixiert
Wird Ihnen beim Termin gezeigt.
Zusätzlicher Punkt aus Sicht Lieferant
Technische Highlights:Linearmotoren an X-, Y- und Z-Achse (alle Linearachsen, nicht nur bei zwei Achsen wie bei anderen). Alle Achsen (Rotation und Linear) sind direkt angetrieben (Keine Schneckengetriebe, Übersetzungen etc…). Simultaner Wechsel von Schleifscheibe und Werkzeug. Industrie 4.0 ready. integriert: Schaft- und Stützlünette. Vorbereitung interner Abrichter (einmal kaufen für mehrere Maschinen verwendbar). Optimierte Einstellmöglichkeiten für Maschinengeometrie. Kompaktpalette (bis 900 Werkzeuge) bei gleichem Platzbedarf.Aus- und Weiterbildung: Seit 2017 Ausbildung zum Präzisionswerkzeugmechaniker in unser Ausbildungsangebot integriert. Optimierung an weltweiten Strukturen: Service- und Anwendungstechniker (Frankreich, USA, China, Japan, Italien).