5-Achsen-Hochleistungs-Bearbeitungszentrum Mikron MILL P 500 U von GF

Bei GF Machining Solutions, einer Division des Georg Fischer Konzerns, werden die Maschinenbaureihen bei Frästechnologien in HPM – High Performance Milling und HSM – High Speed Milling unterteilt.

Die Maschine baut auf einem durchgehenden Bett aus Polymerbeton auf, in dem die Ständer für die verfahrbare Gantry mit eingegossen sind. Dieser kompakte Guss schafft durch seine Steifigkeit und Thermostabilität die Voraussetzung für Verfahrgenauigkeit und Fertigungsqualität. Auf den Gantry-Säulen läuft der Kreuzschlitten für die X-, Y-Achsen, wobei die Y-Achse über zwei Kugelgewindetriebe angetrieben wird und am X-Schlitten die Arbeitsspindel in Z-Richtung verfährt. Diese Werkzeugachsen sind als Stahl-Schweißbaugruppen ausgeführt. Im Arbeitsraum ist die massive Dreh-Schwenkeinheit platziert. Die Drehachse (C-Achse) und auch die beidseitig angetriebene Schwenkachse (A-Achse) sind mit Torquemotoren ausgestattet.

Dieses Prinzip der Kinematik mit fester Dreh-Schwenkbrücke ist bei GF nur in den Baureihen Mikron Mill P 500/ 800 U realisiert. Bei den größeren HPM-Maschinen ist die Tischdrehachse auf einem X-Schlitten platziert und die Schwenkachse in der Arbeitsspindel. Die hochgenaue Bearbeitung ist eine wichtige Zielgröße für GF, dies unterstreichen die maschinenseitigen Aufwendungen. Beginnend bei der thermosymmetrischen Kinematik über die Kühlung im Z-Achsenvorschub, bis zur Mantel- und Rotorkühlung in der StepTec-Spindel. Des Weiteren wird der Temperatursensor im vorderen Lager der Spindel als Kompensationsgröße in der Steuerung verrechnet. Die kompensierten Werte in den Achs-Sollwerten sind über Versuche ermittelt. Unter Einsatz dieser genauigkeitssteigernden Möglichkeiten kann GF eine präzise Bearbeitung im Bereich von ± 2 µm garantieren.

Einzigartig bei GF ist ein Maschine-and-Spindle-Protection (MSP) als Option verfügbar und laut dem Hersteller schon nach einmaligem Auslösen amortisiert. Eine Instandsetzung der Spindel mit anschließendem Einrichten der Maschine, ohne Berücksichtigung von Ausfallzeiten, kann schnell Kosten von 10 000 Euro und mehr bedeuten. Die Spindel wird dabei in einer Kartusche geführt und stützt sich über Federn und Magnete ab, wobei die MSP in alle Achsrichtungen wirksam ist. Bei einem Crash verschiebt sich die Kartusche, ein Sensor löst aus und stoppt den Vorschub. Das System ist wirksam bis zu 12 m/min Vorschubgeschwindigkeit, ohne dass mechanische Folgeschäden an der Spindel zu befürchten sind. Das MSP arbeitet verschleiß- und wartungsfrei. Im Aufbau der gesamten Maschine sind die Komponenten Spindel und Dreh-Schwenktisch aus dem eigenen Hause. Alle anderen Baugruppen werden von Lieferanten, teilweise zu Einheiten vormontiert, in der Endmontage im Werk Biel angeliefert.

Ein wesentlicher Vorteil der Maschine ist die Werkstückbeladung von der Rückseite. Dies bedeutet keine Einschränkung der Zugänglichkeit von vorn. Bei Beladung wird eine den Arbeitsraum abschottende Zugangstür geöffnet, durch die Werkstücke direkt auf den Spanntisch platziert werden können oder auf Paletten vorgespannt eingebracht werden. Als Palettenspeichersystem sind sieben verschiedene Varianten verfügbar. Die Paletten sind entweder über ein Roboterhandling zuführbar oder sie werden hydraulisch angehoben und manuell eingeschoben. Bei der Maschine Mikron Mill P 800 U ist ausreichend Platz vorhanden zum Einbau einer Palettenladestation, die sich aus einem Palettenspeicher bedient. Speichereinheiten können bis zu sieben Paletten magazinieren. Vergleichbare Flexibilität bietet GF auch bei der Werkzeugversorgung, vom Trommelmagazin mit 30 Werkzeugen bis zum Werkzeugspeicher mit 245 Werkzeugen.

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Beim Maschinen-Check wurde ein GF-Testwerkstück gefertigt, das zur Prüfung des Interpolationsverhaltens der Achsen und zur Präsentation für Kunden genutzt wird. Im Prozess konnte das große Einsatzspektrum der Step-Tec Arbeitsspindel bewertet werden, das vom Vollbohren (Durchmesser 40 mm) bis zum Feinschlichten mit Kugelfräser (Durchmesser 2 mm) reichte. Die Maschine zeigte eine bemerkenswerte Laufruhe beim Leistungsfräsen.

GF rüstet seine Maschinen entweder mit der Heidenhain TNC 640 oder Siemens 840 D, Solution Line, aus. Unter „smart machine“ sind acht Apps auf der Steuerung, die im Wesentlichen die Genauigkeit am Werkstück, die Bearbeitungszeit, die Prozesssicherheit und die Verfügbarkeit optimieren. Die Kommunika­tionsplattform rConnect wird genutzt zum Datenaustausch mit der Maschine bei Serviceeinsätzen, aber auch zur Bereitstellung von Informationen nach dem Industrie 4.0 – Standard, wobei hier momentan noch an einer weiteren Informationsbereitstellung gearbeitet wird. Unter „Kinematikopt.“ kann durch Antasten von Bezugspunkten auf dem Spanntisch die Positioniergenauigkeit geprüft und entsprechend korrigiert werden, sowohl dreiachsig als auch fünfachsig unter Einbeziehung der Rotationsachsen. Im Gesamtangebot der Apps kann der Kunde optional das Tool auswählen, was für seine Anforderungen geeignet ist. Sie bieten optimale Unterstützung für das Bedienpersonal zur Erreichung bester Prozessergebnisse.

Die Servicehotline ist arbeitstäglich von 7.00 bis 17.00 Uhr besetzt, angestrebt wird nach eingegangener Störmeldung, ein Einsatz vor Ort in Deutschland innerhalb von 10 bis 12 h. Im Einsatz meldet der Servicefachmann direkt über einen Web-Access seine Daten in ein SAP-System im Hause GF.
Bei einer relevanten Fehlerhäufigkeit wird ein PQI-Punkt (Product Quality Improvement) erstellt und bis zur endgültigen Abarbeitung verfolgt. Die TCO sind nicht standardmäßig analysiert, können aber nach Kundenwusch errechnet werden.
Die vielseitigen Auswertungen im SAP-System wurden beim Maschinen-Check sehr aussagekräftig vorgeführt. Durch einen direkten Einstieg in das SAP-System konnten mit exemplarischen Darstellungen von Kosten- und Ausfallstrukturen die Datenauswertungen präsentiert werden. vg

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