Die Fahrständerbearbeitungszentren der SFZ-Baureihe sind vielseitig einsetzbar. (Bild: Samag)
Die Maschinen können in vielen Details kundenseitig konzipiert werden und haben ihre Vorteile bei einem drehsteifen Grundaufbau im Maschinenbett und Fahrständer, auf Präzisionsbearbeitung ausgelegten Führungs- und Antriebsverhältnissen in allen Linear- und Rundachsen, einem präzise arbeitendem Y-Schieber auch bei voller Ausfahrlänge, dem verfügbaren Spindelspektrum und den Möglichkeiten der Automatisierung beim Werkstück-Handling.
Maschinenaufbau
Die SFZ-Baureihe entstand aus einer Marktanalyse, die Kundenbedarf, Steifigkeits- und Genauigkeitsanforderungen an das Maschinenlayout und ein Ranking der betreffenden Baugruppenlieferanten in Betrachtung hatte. Entstanden ist eine Maschine, geeignet zur Komplettbearbeitung, die auch in Details durchkonstruiert ist und bei Automatisierungsumfängen noch innovativ erweitert werden kann. Alle Baugruppen werden von namhaften Lieferanten bereitgestellt. Samag realisiert mit seinen Lieferanten ein Qualitätsmanagement, sodass nur geprüfte Teile in die Endmontage gelangen.
Das Maschinenbett ist eine Stahlschweißkonstruktion belastungsabhängig gerechnet und wird auf sechs Punkten, aufgeteilt in drei Reihen, aufgesetzt. Die Aufstellpunkte sind so platziert, dass für den Fahrständer auf der gesamten Verfahrlänge am festen Tisch eine optimale Abstützung gegeben ist. Auch die Fahrständereinheit ist geschweißt, FEM-gerechnet zur Schwingungsdämpfung und Gewichtsoptimierung entsprechend ausgespart und verrippt.
Die inneren Spannungen im fertiggeschweißten Bauteil werden durch eine Vibrationsentspannung eliminiert. Auf dem Bett ist der Tisch eingebaut, der variabel mit oder ohne Rundachse (C-Achse) aufgeteilt werden kann. Die Rundachse kann sowohl links oder rechts auf dem Tisch platziert werden, oder auch zwei Rundachse pro Tisch sind machbar. Die Tischfläche ist durch eine Trennwand teilbar, die ein paralleles Rüsten während der Bearbeitung ermöglicht. Die Tischgröße bestimmt den Fahrweg für die Fahrständereinheit (X-Achse).
Der Antrieb der Rundachse ist ein Torquemotor, momentan ausgelegt bis 40 min-1, angedacht ist hier auf eine Antriebsdrehzahl zu gehen, die Drehoperationen am Tisch ermöglicht. Der Achsenantrieb für die X-Achse besteht aus zwei Antriebseinheiten mit Planetengetriebesätzen und wirkt auf eine Zahnstange. Die Antriebe sind elektronisch vorgespannt zum spielfreien Verfahren auf der Achse. Der Zahnstangenantrieb wurde deshalb gewählt, da er im Vergleich zum Kugelgewindetrieb bei Fahrstrecken bis zu 7.500 Millimeter eindeutige Vorteile hat.
Der Fahrständer-Baugruppe ist kinematisch optimal gestaltet und bezüglich Steifigkeit, Gewichtsoptimierung und dynamischen Verhaltens unter Last konstruktiv nach FEM-Rechnung ausgelegt. Große Führungsbahnabstände und Linear-Rollenführungen von Schneeberger geben der vertikal fahrenden Z-Achse den steifen Aufbau, um den horizontal verfahrenden Schlitten (RAM) zu tragen.
RAM-Auslegung
Das Herzstück der Maschine ist der in Kastenbauweise geschweißte, verwindungssteif als Tragbalken ausgeführte RAM-Schlitten (Y-Achse).
Physikalisch ergibt sich bei Fahrständermaschinen mit ausgefahrenem RAM eine Durchbiegung des RAM (Fehler in der Dornlage), die elektronisch nicht korrigiert werden und speziell beim Bohren zu einem Bohrungsverlauf führt. Diese Abweichung, durch FEM im µm-Bereich ermittelt, korrigiert Samag durch ein leichtes Schrägstellen des hinteren Bereichs der Y-Führungen. Diese Maßnahme bringt eine konstante Dornlage im gesamten Ausfahrbereich der Y-Achse und damit eine wichtige Voraussetzung für Genauigkeitsbearbeitung.
Die Y- und Z-Achse werden über einen Kugelgewindetrieb bewegt, die Z-Achse mit einem hydraulischen Gewichtsausgleich. Im Tragbalken ist stirnseitig die Bearbeitungseinheit, ein Schwenkkopf (B-Achse) mit HSC-Spindel, eingebaut. Die komplette Einheit liefert Firma Kessler. Die Achse hat einen Schwenkwinkel von ± 120° und kann positioniert geklemmt werden. Auch hier hat Samag auf optimale Kraftflüsse geachtet und den Abstand des TCP zur Y-Achsenführung gering gehalten. Varianten in der Einbaulage der Arbeitsspindel sind der horizontale Einbau und der vertikale Einbau ohne Schwenkkopf (B-Achse). Die Varianz für den Kunden bei der Spindelauslegung ist groß. Bei Spannfuttern, Spindelleistung und Drehzahlen kann er ,seine Maschine‘ konfigurieren.
Ein Kühlaggregat mit zwölf Kilowatt Leistung wird zur Kühlung der Antriebe in den Linearachsen, der Arbeitsspindel und des Hydrauliköls genutzt. Eine Absaugung der Kühlmitteldämpfe in Arbeitsraum ist vorhanden. Die Zugänglichkeiten zur Wartung der Baugruppen im Fahrständer sind durch begehbare Flächen und Zugangstür im Rückraum optimal. Auch der Werkzeugwechsler und die außerhalb angebrachten Wartungselemente sind gut erreichbar.
Bearbeitung
Beim Maschinen-Check wurde eine umfangreiche Bearbeitung gezeigt. Neben einem Leistungsfräsen mit Messerkopf (Durchmesser = 66 Millimeter) bei bis zu 80 Prozent Leistungsaufnahme an der Spindel und unterschiedlich ausgefahrenem RAM, einem Vollbohren (Durchmesser = 60 Millimeter) wurde auch eine Konturbearbeitung gezeigt. Bei allen Operationen zeigte die Maschine ein durchgehend ruhiges, stabiles Verhalten.
Automatisierung
Der Werkzeugversorgung der Maschine kommt aus einem Magazin mit 60 Werkzeugen, optional ausbaubar bis 150 Werkzeuge, das direkt auf dem Maschinenbett verschraubt ist. Ein Schwenklader stellt die Werkzeuge zur Übernahme durch die Arbeitsspindel bereit.
Die Werkstückbeladung auf den Tisch (maximale Last bis 5,5 Tonnen, NC-Tisch bis zwei Tonnen) wird über Hebezeuge oder Kranbahn durch die Öffnung der Beladetür vorgenommen, die von oben oder bedienungsseitig optimalen Zugang ermöglicht. Eine Roboterbeladung kann ebenfalls realisiert werden, wobei die Einheit sowohl außerhalb oder auch in der Maschine platziert werden kann. Auf dem Maschinenbett ist dafür, nach Auslauf der X-Achsenführungen, eine Fläche vorgesehen, auf dem die Robotereinheit fixiert wird und begünstigt durch die direkte Maschinenanbindung Teile positionsgenau eingelegt werden können.
Mit dieser Lösung zeigt sich der flexible Einsatz der SFZ, der neben einer hochgenauen Bearbeitung von Einzelteilen auch die Abarbeitung von Kleinserien in mannlosem Betrieb ermöglicht.
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Steuerung
Es werden die Steuerungen Heidenhain TNC 640/TNC7 als Standard, aber auch optional Siemens 840d sl/Siemens One eingesetzt. Alle Standard-Zyklen sind verfügbar, zusätzlich können Messzyklen zur Kinematikmessung an der Maschine oder auch Werkzeugmessung abgerufen werden.
Service/TCO
Der Service bei Samag ist 24/7 ganzjährig erreichbar. Eine außergewöhnliche Leistung, die der Kunde nutzen kann.
Alle Serviceeingaben initiieren einen Vorgang im ERP-System (ProAlpha). Samag verfolgt damit konsequent die Auftragsabwicklung bis zur Rechnungsstellung an den Kunden. Durch ein Auswertungsprogramm (ClickView) lassen sich Auswertungen zu angefallenen Zeiten, ausgetauschten Teilen und Kosten erstellen. Auf der EMO in Hannover wird die Samag SFZ 3500 live unter Span zu sehen sein. Vorgeführt werden Schwerzerspanung mit Einsatz von Hochleistungsmesserköpfen, sowie 5-Achs Bearbeitungen komplexer Bauteile.
Meine Meinung
Die neue Fahrständer-SFZ-Baureihe ist eine gelungene Erweiterung des Maschinen-Portfolios bei Samag. Nach Kundenwünschen konfigurierbar, mit steifer Kinematik, hoher verfügbarer Spindelleistung, für Genauigkeitsbearbeitung ausgelegt und flexibel im Einsatzspektrum, bietet sie dem Kunden einiges an Potenzial für eine wirtschaftliche Fertigung. Speziell die steife RAM-Auslegung in der Y-Achse, bei Fahrständermaschinen sehr wichtig, zeigt ein stabiles, ruhiges Verhalten im Fräsbetrieb. Die Flexibilität im Einsatz ergibt sich durch die Implementierung eines Roboter-Handlings in den Maschinenbereich zur automatisierten Be- und Entladung. Kundenorientierung beweist Samag durch eine vorbildliche Erreichbarkeit im Service.
Edwin Neugebauer
Zahlen+Fakten
| Maschinendaten Samag, SFZ 3500 | ||
|---|---|---|
| Arbeitsraum X-Achse | 3.500 Millimeter | |
| Arbeitsraum Y-Achse | 1.000 Millimeter | |
| Arbeitsraum Z-Achse | 1.000 Millimeter | Schwenkwinkel, C-Achse | 360° | Schwenkwinkel, B-Achse | +/- 120° | Eilgang | X-Y-Z-Achse: 40 m/min | C-Achse, Drehzahl | 40 min-1 |
| Antriebsleistung | Motorspindel: SK40/50=45/54 Kilowatt; HSKA63/100=45/50 Kilowatt | Drehzahl | Motorspindel: 12.000/12.500 min-1; 20.000/10.000 min-1 |
| Spindeldrehmoment | Motorspindel: 120/200 Newtonmeter; 130/400 Newtonmeter | |
| Werkzeugaufnahme | SK 40/50; HSK A63/100 | |
| Werkzeugmagazin | 60 | |
| Steuerung | iTNC 640; TNC 7; Option 840D sl | |
| Tischbelastung | 5,5 Tonnen; NC-Tisch: zwei Tonnen | |
| Gewicht | ausrüstungsabhängig | |
| Preis | ausrüstungsabhängig | |
Auf einen Blick: Fahrständer-BAZ SFZ 3500 von Samag
Stärken:
- Kompetenz von 150 Jahre Werkzeugmaschinenbau
- stabiles Bett
- steife Kinematik
- Genauigkeitsbearbeitung
- steifer optimierter RAM
- Maschinenkonfiguration kundenorientiert
- gute Präsentation von Zerspanung beim Check
- flexibler Maschineneinsatz
- Automatisierung bei Werkzeugwechsel / Roboterbeladung
- Servicebereitschaft perfekt
Maschinen-Check Ergebnisse, Punktezahl
| maximale Punktezahl |
erreichte Punktezahl Samag SFZ 3500 |
|
|---|---|---|
| Maschineninbetriebnahme | 25,00 | 19,00 |
| Zeitaufwand bis Job 1 | 12,50 | 7,50 |
| Nachweis - Bearbeitungsqualität | 2,50 | 2,00 |
| Achsenvermessung | 2,50 | 2,00 |
| Einweisung Anwender | 7,50 | 7,50 |
| Wartungsfreundlichkeit | 100,00 | 90,00 |
| Zugänglichkeit bei Wartungsarbeiten | 25,00 | 25,00 |
| Zugänglichkeit bei Störungen | 35,00 | 35,00 |
| Hauptspindel-Austauschzeit | 15,00 | 9,00 |
| Austauschzeit-Vorschubkomponenten | 15,00 | 15,00 |
| automatische Überwachungsfunktionen | 10,00 | 6,00 |
| Automatisierung | 100,00 | 97,00 |
| Maschinenstart/Referenzfahren | 30,00 | 27,00 |
| Bedienung/Beschickung | 30,00 | 30,00 |
| Aufwand für Werkstückspannung/Teiletransport | 40,00 | 40,00 |
| Steuerung | 50,00 | 40,00 |
| Steuerung/Komfortfunktionen | 30,00 | 24,00 |
| Kollisionsbetrachtungen | 20,00 | 16,00 |
| Umrüstfreundlichkeit | 50,00 | 50,00 |
| Flexibilität Werkzeug-/Werkstückspannung | 25,00 | 25,00 |
| Einrichteaufwand | 15,00 | 15,00 |
| Mehrfachspannung/Model-mix | 10,00 | 10,00 |
| Service | 75,00 | 68,00 |
| Verfügbarkeit Servicepersonal | 30,00 | 30,00 |
| Ersatzteillager/Anfertigung von Ersatzteilen | 22,50 | 18,00 |
| Teilezeichnungen-Archiv; Internetverfügbarkeit | 15,00 | 12,00 |
| Wartungsverträge | 7,50 | 8,00 |
| TCO | 85,00 | 68,00 |
| Analyse - Kostentreiber vorhanden | 34,00 | 27,20 |
| Bewertung/Zahlen f. Ausfallzeiten/Reparaturzeit | 34,00 | 23,80 |
| KVP-Maschinenlieferant bei Ausfallmeldung | 17,00 | 17,00 |
| Vertragsgestaltung | 15,00 | 11,50 |
| Garantiezeit | 5,00 | 4,00 |
| Zahlungsbedingungen | 5,00 | 4,00 |
| TCO-Prozess fixiert | 5,00 | 3,50 |
| Summe | 500,00 | 443,50 |
Maschinen-Check Ergebnisse
Maschinenlieferant: Samag Machine Tools; SFZ 3500
| MASCHINENINBETRIEBNAHME | ||
| Zeitaufwand bis job1 | Standardmaschine: Aufstellung fünf Tage, Inbetriebnahme vier Tage, Einweisung ein Tag; gesamt zehn Arbeitstage. | |
| Nachweis - Bearbeitungsqualität | Durch Normteil zum Beispiel VDI-Teil; eigenes 5-Achsteil; Kundenteil wenn gefordert/ Geometrische Abnahme wenn gefordert. | |
| Achsenvermessung | Eigene Achsenvermessung durch Laserinterferometer; Kreisformtest wenn gefordert. | |
| Einweisung Anwender | Schulungsangebot vor Maschinenauslieferung beim Lieferant: Bediener- und Instandhaltungsschulung je drei Tage, Programmiererschulung zwei Tage; Schulungsangebot nach erfolgter Abnahme beim Anwender identisch. | |
| WARTUNGSFREUNDLICHKEIT | ||
| Austauschbarkeit von Verschleissteilen | Sehr gute Erreichbarkeit der Wartungseinheiten und Medienversorgung von außen, großer Maschinenraum sorgt für gute Zugänglichkeit beim Austausch von Verschleissteilen. | |
| Zugänglichkeit bei Störungen | Einheiten für Kühlschmierstoff, Hydraulik, Pneumatik und Schmierungen sind von außen erreichbar. | |
| Hauptspindel-Austauschzeit | Acht Stunden; hochgenaue Feinjustierung der Spindellage. | |
| Austauschzeit-Vorschubkomponenten | Achsantrieb: zwei Stunden; Kugelrollspindel: zwei Stunden; Inbetriebnahme: zwei Stunden. | |
| Automatische Überwachungsfunktionen | Temperatursensor in der Spindel, Kühlmittel, Schmiermittel, Hydraulik und Pneumatik werden überwacht. | |
| AUTOMATISIERUNG | ||
| Aufwand für Werkstückspannung/Teiletransport | Kundenabhängig - mehrere Varianten möglich (Nullpunkt-, Vakuum-, oder Magnetspannsysteme optional erhältlich). | |
| Bedienung/Beschickung | Einlegen der Teile von Hand oder mit Kran, abhängig vom Werkstückgewicht; Roboterbeladung oder Palettensysteme integriert und von außen optional erhältlich. | |
| Maschinenstart/Referenzfahren | Kein Warmlaufprogramm notwendig, Steuerungshochlauf + Referenzaufnahme der Achsen circa drei Minuten. | |
| STEUERUNG | ||
| Steuerung/Komfortfunktionen | Standard Heidenhain TNC640/TNC7 (zukünftig TNC7 Standard); optional Siemens 840D/Siemens ONE. Fernwartung, Kinematik Vermessung, Messtaster, Werkzeugvermessung und weiteres optional erhältlich. | |
| Kollisionsbetrachtungen | Dynamische Kollisionsüberwachung optional erhältlich. | |
| UMRÜSTFREUNDLICHKEIT | ||
| Flexibilität - Werkzeug-/Werkstückwechsel | Keine Einschränkungen zur Werkstückspannung; automatischer Werkzeugwechsel mit 60 Plätzen (Standard). | Einrichteaufwand | Sehr gute Zugänglichkeit zur Maschine (Easy Entry Architecture); große Öffnungsweite der Türen ermöglicht problemlose Beladung. |
| Teilebeschickung/Mehrfachspannung/Model-mix | Großer Aufspanntisch ermöglicht Aufspannung mehrerer Teile/Vorrichtungen. | |
| SERVICE | ||
| Verfügbarkeit Servicepersonal | 24/7 Hotline, dadurch 365 Tage pro Jahr Erreichbarkeit gewährleistet; Remote - Unterstützung möglich. | |
| Ersatzteillager/Anfertigung von Ersatzteilen | Umfangreiches Ersatzteillager zum Beispiel Kugellager, Führungsschienen (inklusive -wagen), Signalleitungen etc.; Konsilager optional erhältlich. | |
| Teilezeichnungen-Archiv, Internetverfügbarkeit | Anwender erhält eine Dokumentation (in deutscher und englischer Sprache verfügbar); nicht im Internet verfügbar. | |
| Wartungsverträge | Angebot mit kundenspezifischen Konditionen möglich. | |
| TCO | ||
| Analyse - Kostentreiber vorhanden | Qualitativ hochwertige Bauteile namhafter Lieferanten sorgen für eine geringe Ausfallzeit. Neueste Steuerungs- und Antriebsgeneration reduzieren Stillstandszeiten. Kostentreiber-Bauteile im Produkt bekannt. Regelmäßige Verbesserung während des Lebenszyklus der Maschine, um das Produkt kontinuierlich weiter zu entwickeln. | |
| Bewertung/Zahlen für Ausfallzeiten/Reparaturzeiten | Ausfallzeiten, Reparaturzeiten, Maschinenhistorien liegen vor. | |
| KVP-Maschinenlieferant bei Ausfallmeldung | Bei Ausfallmeldung, Weiterleitung an KVP-Team. | |
| VERTRAGSGESTALTUNG | ||
| Garantiezeit | Zwölf Monate; Einschränkungen gelten für Verschleißteile. | |
| Zahlungsbedingungen | Verhandelbar; 30 Prozent - Anzahlung innerhalb zwei Wochen nach Erhalt der Auftragsbestätigung; 60 Prozent - innerhalb zwei Wochen nach Versand der Maschine EXW Saalfeld; zehn Prozent - innerhalb zwei Wochen nach Inbetriebnahme, jedoch spätestens zwei Monate nach Versand. | |
| TCO-Prozess fixiert | Nein. | Zusätzlicher Punkt aus Sicht Lieferant |
| Erfahrung: 150 Jahre Erfahrung im Werkzeugmaschinenbau; Technologie: "Innovation and Technology Center" für Maschinenvorführungen; Kompetenz: Hohe Kompetenz in Serien- und Einzelteilfertigung; | ||
