Das Bearbeitungszentrum G150 von Grob im exklusiven Test

Die Vorteile der G150 liegen bei hoher Dynamik in den Achsen, in dem flexiblen Spann- und Bearbeitungskonzept, in der erzielbaren hohen Präzision der bearbeiteten Werkstücke, in der bei Grob standardmäßig verfügbaren großen Zahl an Systembaugruppen und bei den vorhandenen Tools zur Steigerung der Produktivität und Bearbeitungsqualität.

Maschinenaufbau

Im Hause Grob liegt der Eigenfertigungsanteil bei mechanischen Baugruppen bei über 80 Prozent. Ein weiterer Vorteil ist, dass Grob in seiner Fertigung viele der eigenen Maschinen einsetzt und damit direkt jegliche Informationen zu Vor- und Nachteilen parat hat.

Die neue G150 baut somit auf den bewährten Baugruppen der G-Module auf, wobei konstruktiv besonderer Wert auf hohe Dynamik, Präzision und vielfältige Anwendung gelegt wurde. Alle Baugruppen, die die Achskinematik bestimmen, wurden topologieoptimiert. Mit einer Mehr-Körper Simulation (FEM-Twin) wurde das dynamische Verhalten der Maschine untersucht und entsprechend der Analyseergebnisse wurden die Baugruppen ausgelegt, was zu geringerem Gewicht, höherer Dynamik aber gleicher Stabilität führt.

Die Hauptbaugruppen Maschinenbett und Schlitteneinheiten sind als Stahl-Schweißkonstruktion ausgelegt. Das Maschinenbett steht auf drei Fixatoren und ist eigensteif.

Die Kreuzschlitteneinheit mit den Linearachsen X und Z ist konstruktiv aus der G-Baureihe, wurde aber im Führungsweg des Z-Schlittens so gestaltet, dass ein möglichst geringer Abstand von Spindelnase zu Tischmitte besteht (55 Millimeter). All dies ergibt für die Bearbeitung ein Plus bei Genauigkeit und Produktivität.

Wie bei den System-G-Modulen, läuft die X-Achse auf einem Linearschlitten mit Rollenführungen, der beim Führungsbahnabstand äußerst steif ausgelegt und dynamisch mit 70 m/min im Vorschub unterwegs ist.

Übertroffen wird die Dynamik von der Z- Achse, ein gewichtsoptimierter, schlanker Schlitten, der im Maximum 80 m/min Vorschubgeschwindigkeit erzielen kann. Zusammen mit den elf m/s² im Beschleunigungsvermögen, ist das eine respektable Dynamik – alles erzielbar, wenn der Kunde das Dynamik-Paket mitbestellt hat.

Die Z-Achse wird durch eine motorisch verfahrbare Blechhaube abgedeckt, die jeglichen Späneflug in den X-Schlitten verhindert, indem sie an die Blechverkleidung zum Arbeitsraum andockt.

Der Vertikalschlitten in der Y-Achse trägt die Tischbaugruppe (A-, B-Achse). Auch hier sorgt wieder ein breiter Führungsbahnabstand der Y-Achse für Steifigkeit.

Die Topologieoptimierung der Tischbaugruppe bringt vor allem mehr Steifigkeit in die Einheit und aufgrund weniger Kollisionsflächen durch die optimale Form entfallen Ausgleichsbewegungen in den Achsen. Dies und die gelungene Materialeinsparung ermöglichen eine bessere Dynamik im Prozess. Dazu ergibt das Heranfahren an den Tisch mit kurz gespannten Werkzeugen eine höhere Werkstückqualität.

Umfangreiche Untersuchungen zur einachsigen Aufhängung der Tischbaugruppe, der Einsatz von großen Lagern in der Rundachse und die geringe Auskragung der Tischmitte zur Aufnahme, alles dies trägt zur Steifigkeit bei. Beide Rundachsen sind mit Torquemotoren ausgestattet, als Option ist die B-Achse mit 200 U/min drehbar. Der Schwenkwinkel in der A-Achse liegt bei 359 Grad, was umfänglichen Zugang zum Werkstück ergibt und ein Ausleeren von Kühlmittel und Spänen aus dem Werkstück.

Im Grob eigenen Spindelbau wird eine große Bandbreite an Spindeln für den Kunden bereitgestellt, somit kann er sie exakt auf seinen Bedarf abstimmen. Ein geringer Anteil der Spindeln sind Fremdfabrikate.

Ein Highlight der Maschine ist der Engineering-Input, was Thermostabilität und Genauigkeitsbearbeitung betrifft.

Gekühlt werden Schaltschrank, Motorspindel, Torquemotoren in der A- und B-Achse, der Lagerbock der X- und Z-Achse, der Y-Achsen-Antrieb. Optional ist die Kühlung der Linearführungen mittels temperaturgeregeltem Kühlkreislauf möglich. Weiterhin wird auf eine strikte Trennung von Wärmequellen zum Maschinenkörper geachtet. Kalibrierzyklen sind vollautomatisiert im Bearbeitungsprozess integrierbar. Die Schwenkachsenkalibrierung (GSC-advanced) kalibriert sowohl Fehler der Schwenkachsen als auch die Rechtwinkligkeit der Hauptachsen.

Die automatisierten Kalibrierzyklen können ohne Bediener über die Steuerung abgerufen werden, wobei die Maschine die am Spanntisch angebrachte Kugel unter realen Gewichtsbedingungen zum Anfahren im Raum nutzt.

Für die Grundkalibrierung sorgt eine auf dem Spanntisch aufgelegte Kalibriersäule mit Kugel, die dann im Raum angefahren wird und somit eine volumetrische Genauigkeitsbearbeitung an der Maschine ermöglicht und eine Positionsgenauigkeit von fünf Mikrometer im Raum garantiert. Kalibrierabläufe können vom Bediener im Prozess aufgerufen werden, womit Belastungseinflüsse durch Werkstückgewicht und Palette und auch thermische Drift kompensiert werden.

Automatisierung

Bei der G150 ist der Werkzeugspeicher (Scheibenmagazin) neu konzipiert und steht jetzt vertikal angeordnet neben dem Maschinenbett. Die Orientierung der Werkzeuge im Magazin ist horizontal, damit können sie vom Werkzeuglader direkt lagegenau aus dem Magazin entnommen und der Spindel zur Übernahme angeboten werden. Damit verringert sich der Handlingsaufwand und ermöglicht kurze Wechselzeiten.

Im Ablauf erfolgt noch ein Abbürsten und Ausblasen zur spänefreien Übergabe in die HSK-Aufnahme der Spindel. Mit einem dreifach-Scheibenmagazin kann die Speicherkapazität bis 117 Werkzeuge (HSK-A63) gesteigert werden. Zusätzliche Plätze können über Turmspeicher realisiert werden.

In der Werkstückbeladung über Paletten kann Grob jeden Wunsch des Kunden erfüllen, von der Minimallösung über einen zweifach-Palettenwechsler bis zum Vollausbau eines Linearspeichers ist alles verfügbar.

Die Zugänglichkeit zum Arbeitsraum ist optimal. Der Maschinenbediener arbeitet mit einer ergonomisch günstigen Beladehöhe zum Aufspanntisch. Die um 90 Grad zu öffnende Bedientür gewährt auch im Wartungsfall viel Freiraum. Die Bedienperson hat kurzen Zugriff zu den gespannten Werkstücken auf dem Rundtisch und auch auf die eingesetzten Werkzeuge.

Bearbeitung

Beim Maschinencheck wurde eine Testbearbeitung an einem Demoteil aus hochfestem Stahl gezeigt. Dabei kam der vielfältige Werkzeugeinsatz, die Dynamik und die Leistungsfähigkeit der Maschine voll zum Tragen. Die Rohlinge waren auf einer Palette mit einer schräggestellten dreifach-Spannvorrichtung gespannt, die eine Rundum-Zugänglichkeit (fünf Seiten) zum Werkstück für eine Komplettbearbeitung ermöglicht.

Steuerung

Bei den Steuerungen bietet Grob den Kunden die Siemens 840D sl und die Heidenhain TNC 640 an.

Grob ist tief in die Digitalisierung von Produktionsprozessen eingestiegen und hat mit den 14 modular entwickelten Web-Applikationen im Grob-NET4Industry die gesamte Bandbreite zur Erfassung, Analyse und Optimierung von Produktionsdaten abgebildet. Sie reichen vom Zugang zur Maschine per Smartphone bis hin zur Simulation von komplexen Abläufen, dies ist alles möglich. Ein enormer Benefit für den Kunden zur Produktivitätssteigerung.

Verfügbar sind Softwarepakete zum Interpolationsdrehen, zum Abwälzfräsen und Wälzschälen und zur Effizienzsteigerung mittels Reduzierung des Stromverbrauchs.

Service/TCO

Die Bereitschaft im Service (24/7) und auch die Bereitstellung und das Anfordern von Ersatzteilen für den Kunden ist vorbildlich. Im Grob4Care-Webshop können Ersatzteile direkt bestellt werden und sind nach spätestens sechs Stunden „auf der Reise“.

Hier spürt man ganz deutlich, dass Grob bei Kunden aus dem Automotive-Bereich zu den etablierten Lieferanten gehört und diesen Status im Laufe der Jahre entlang der Kundenbedürfnisse stetig verbessert hat. Bei Eingang einer Störmeldung vom Kunden wird zu 90 Prozent zuerst im Remote Service, das heißt internetbasiert auf die Steuerung der Maschine beim Kunden geschaut und analysiert.

Kommt es zum Einsatzfall wird ein Ticket gestartet und alle relevanten Daten werden einsatzkonform und digital über Schnittstellen in das Grob-SAP-System übertragen. Hier sind auf Knopfdruck systematisiert Analysen abrufbar zu Kostenstrukturen, Einsatzzeiten, Ersatzteilkontingenten etc.

Beim Maschinen-Check wurden beispielhaft derartige Auswertungen sehr transparent gezeigt. Über die Servicedatenbank ist die Maschinenhistorie für den Servicetechniker permanent verfügbar. Ein KVP-Team generiert Maßnahmen und Aktionen vom Einsatzfeld bis zur Konstruktion.