5-Achsen-Fräszentrum GU 5 Five von Huron Graffenstaden

Die GU 5 Five setzt auf der bewährten Qualität einzelner Komponenten aus dem umfangreichen Huron-Maschinenportfolio auf. Die Highlights sind: ein massives, steifes Maschinenbett mit integriertem U-Ständer, die auf breitem Führungsbahnabstand laufende X-Ständereinheit, der funktional sichere, maschinenintegrierte Werkzeugwechsel, ein flexibel ausbaubares Maschinenkonzept auch bei Automatisierungskomponenten und die gute Zugänglichkeit bei Bedienung und Beladung.

Maschinenaufbau

Huron ist eine 100prozentige Tochter des indischen Unternehmens Jyoti CNC Automation Limited. Die Maschine mit allen Baugruppen ist eine Huron-Entwicklung, wird komplett bei Jyoti hergestellt und an die Tochtergesellschaften geliefert. Die Komplettierung bei Sonderausführungen und die folgenden Bearbeitungstests laufen dann vor Ort bei der Huron Graffenstaden SAS. Die beim Maschinen-Check geprüfte Maschine ist die erste GU 5 Five die auf der EMO 2023 vorgestellt wurde. Sie wird momentan noch im weiteren Erprobungseinsatz im Werk bei Huron eingesetzt.

Die Konstruktionsziele für Huron an der GU 5 Five waren: Steifigkeit, flexibler Einsatz, Erfüllung der Kundenanforderungen, Langlebigkeit der Maschine bei einem Kosten-Nutzen-Optimum.

Die Maschine wird auf acht Fixatoren auf dem Hallenboden aufgestellt. Im gesamten Aufbau sind alle Komponenten FEM gerechnet. Das Maschinenbett ist als Schichtstruktur aufgebaut zur Optimierung von Steifigkeit und Schwingungsdämpfung und alle Maschinenbaugruppen sind in Grauguss (GGG) ausgeführt. Im Bett, gusstechnisch integriert, sitzt die aufgesetzte, als geschlossenes U-Profil ausgeführte, steife Ständerbaugruppe. Diese Struktur, als Ständer mit verfahrbarer Gantry aufgebaut, zeigt signifikant das FEM gerechnete Layout der Maschine.

Die U-Auslegung ermöglicht einen breiten Abstand der Linearführungen für den Schlitten der X-Achse und damit Steifigkeit im Kraftfluss. Die Verfahrbaugruppe der X-Einheit trägt den Kreuzschlitten für die Bewegung der Y-Achse mit dem darauf montierten Bearbeitungskopf (Z-Achse). Im Kopf ist eine Bearbeitungsspindel mit 18.000 U/min und 110Newtonmeter Drehmoment eingebaut, die sowohl für Schrupp- als auch für Schlichtbetrieb einsetzbar ist. Ein Vibrationssensor am vorderen Lager der Spindel sorgt für eine Überwachung der Spindel zur vorbeugenden Erkennung von Lagerschäden und damit zur Vermeidung von unplanmäßigen Stillständen.

Die Linearachsen mit einer Beschleunigung von 5m/s2 haben eine ansprechende Dynamik mit hoher thermischer und geometrischer Stabilität.

Die Aufspannung der Werkstücke wird an der GU 5 Five über ein neues Konzept für die kinematische Auslegung der Dreh-Schwenkeinheit realisiert. Der Spanntisch, als Drehtisch (C-Achse) ausgeführt mit einem Durchmesser von 500 Millimeter, ist dabei 360° stufenlos drehbar, mit einem Torque-Antrieb ausgestattet und kann als Option mit hoher Drehzahl (bis 1200U/min) ausgeführt werden, einsetzbar dann auch für Drehoperationen. Im stationären Arbeitspunkt kann die C-Achse hydraulisch geklemmt werden.

Der Aufspanntisch kann mit Mediendurchführung ausgeführt werden, mit der Werkstücke automatisch gespannt werden, oder auch Nullpunkt-Spannsysteme genutzt werden. Die Schwenkeinheit (A-Achse) wird einseitig angetrieben über eine Motor-Schneckengetriebeeinheit. Diese ist optional auch als Torqueantrieb verfügbar und bietet einen Schwenkwinkel von ±120°, geeignet zur Bearbeitung eines breiten Merkmalsspektrums.

Thermostabilität

Die GU 5 Five zeichnet sich durch Genauigkeitsbearbeitung aus, die durch ein ausgefeiltes Kühlsystem erreicht wird. Dabei werden die Schienen der Linearachsen mit einer Kühlung versehen und auch die Gewindemuttergehäuse der Kugelgewindetriebe sind gekühlt. Das Gehäuse der Hochgeschwindigkeitsspindel wird ebenfalls aus dem gemeinsamen Kühlkreis gekühlt, der auf einem Temperaturniveau innerhalb von 0,5°C gehalten wird.

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Automation

Der Werkzeugwechsel an der GU 5 Five ist über einen Kettenförderer realisiert mit einer Kapazität von 40 Werkzeugen im Standard, der durch den U-Ständer geführt wird. Die Wechseleinheit schiebt die Werkzeuge aus der Kette direkt zur Übergabe vor die Arbeitsspindel, die dann im Pick-up das Werkzeug aufnimmt (Werkzeugwechselzeit: dreiSekunden). Der mechanische Ablauf ist sehr funktional ausgeführt und damit wenig störungsanfällig. Im Ausbau des Magazins kann der Wechsel aus einem Werkzeugturm mit maximal 300 Werkzeugen per Wechselarm gemacht werden.

Für den Werkstückwechsel ist der Zugang zum Arbeitsraum mit großer Bedientüre optimal gestaltet. Mit der Tür wird auch der Raum oberhalb geöffnet zur Beladung über Kranbahnen. Diese Erweiterung der Türkonstruktion gehört zu konstruktiven Änderungen die an den nächsten Maschinen ausgeführt werden.

Bearbeitung

Beim Maschinen-Check wurde eine Demo-Geometrie bearbeitet zur Darstellung des breiten Einsatzspektrums der Maschine von Schrupp- und Schlichtbearbeitung. Hierbei wurde auch der Späneablauf im Arbeitsraum angesprochen, der im nächsten Maschinen-Upgrade durch feste Spüldüsen im Innenraum weiter verbessert werden soll.

Steuerung

Als Steuerung wird die Sinumerik One von Siemens eingesetzt. Heidenhain TNC 7 ist in der Implementierung. Auf der Steuerung läuft ein Kollisions-Check, der Huron PreciProtect, mit diesem wird ein im NC-Arbeitsablauf Programm vorausschauender Check (lookahead-Funktion) auf den Kollisionspositionen realisiert.

Die steuerungstechnische Anbindung von Werkzeugwechsler (ATC) und auch von Automatisierungskomponenten bei der Werkstückbeschickung wird zentral von der Maschinensteuerung übernommen.

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Service/TCO

Der Service ist werktäglich von 7:00 bis 18:00 Uhr erreichbar und mit Fachkräften besetzt. Danach wird die Hotline auf ein Callcenter umgeschaltet. Alle Maschinen sind über ein Huron-Secure-Remote-System angeschlossen (HSRS), zum möglichen Eingriff auf die Steuerung über das Internet. Die Verfügbarkeit von Ersatzteilen erfolgt über die Muttergesellschaft oder die Teile sind bei den Vertragshändlern vorhanden. Zu der neuen Maschine gibt es noch keine Daten zu TCO. Ein digitaler Workflow von den ermittelten Daten der Servicefachkräfte vor Ort beim Kunden wird bei Huron nicht praktiziert, momentan werden alle Daten von Hand im Service in das hauseigene ERP-System übertragen und archiviert. Auswertungen daraus können gemacht werden.

Konstruktive Verbesserungen oder auch Ideen für Optimierungen, von eigenen Fachleuten eingebracht, werden über ein Ticket-System erfasst und bis zur Realisierung vor Ort verfolgt. Durch eine Digitalisierung des Datenflusses im Service könnten Arbeitsabläufe schneller und wirtschaftlicher werden.

Zahlen+Fakten

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Maschinen-Check Ergebnisse, Punktezahl

Maschinen-Check Ergebnisse
Maschinenlieferant: Huron Graffenstaden, GU 5 Five

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