M50 Millturn von WFL Millturn Technologies

Die M50 hat ihre Vorteile in der großen Bandbreite von einsetzbaren Werkzeugen, bei leistungsstarken Antrieben, in der steifen Anbindung von Prismenwerkzeugen auf der B-Achse, in guter Ergonomie am Bedienplatz und bei diversen auf der Steuerung implementierten Tools und Zyklen zur Produktivitätssteigerung und zur Prozesssicherheit.

Maschinenaufbau

Die Kompetenz in der konstruktiven Auslegung der Maschinen und das Know-how in den diversen Produktionstechnologien liegt im Hause WFL, gebaut werden die Baugruppen bei langjährig vorhandenen Unterlieferanten, Endmontage ist bei WFL.

Mit der neuen, in 2018 vorgestellten M50, hat WFL einige Features von der größeren Maschine M80 übernommen.  Insbesondere mit der höheren Antriebsleistung, der größeren verfügbaren Drehlänge und der Werkstückspannung im HSK-100 Schaft wurde das schon vorhandene Potenzial der Maschine voll genutzt.

Das um 60° schräggestellte Maschinenbett und der Kreuzschlitten für die Bohr- und Fräseinheit sind aus schwingungsdämpfendem Grauguss hergestellt, wobei auf Torsions- und Schwingungssteifigkeit besonders Wert gelegt wurde. Steif dimensionierte Führungsverhältnisse mit geringen Wirkabständen zwischen Bearbeitung und Abstützung und die Rollenführungen in allen Linearachsen, bei der Z-Achse mit je drei Führungsschuhen, sind ein durchgängiges Konstruktionsmerkmal.

Auf dem Schrägbett läuft der Kreuzschlitten mit der Bearbeitungseinheit (X-,Y-,Z-Achse) und der schwenkbar angeordneten Dreh-, Bohr-,Fräseinheit (B-Achse). Diese Einheit stellt das Highlight der Maschine dar, denn sie ist multifunktional einsetzbar. Sie kann im Schwenkwinkel von ± 110° interpolierend gefahren, dabei beliebig positioniert geklemmt, oder bei schwerer Zerspanung auch in einer Hirthverzahnung, mit 2,5°-Teilung, geklemmt werden. Bei maximaler Leistung am Antrieb lassen sich 40 Kilowatt und ein Drehmoment von 480 Newtonmeter abrufen.

Eine Erweiterung der Funktionalität der Schwenkachse wird durch eine seitlich anschraubbare Schwalbenschwanzaufnahme (Prismenaufnahme) erreicht, in die massive Sonderwerkzeuge automatisch eingewechselt werden können. Hier hat WFL ein fundamentales Know-how und ein vielfältiges Kontingent von Werkzeugen verfügbar. Bei Bedarf werden kundenbezogene neue Werkzeuge gebaut. Möglich sind auch Werkzeuge die in der HSK Aufnahme und in der Prismenaufnahme gespannt werden. Dadurch können auch Winkelkopffräser und CNC-Plandrehköpfe mit aussteuerbarem Planzug (U-Achse) eingesetzt werden.

Diese Sonderwerkzeuge (Gewicht bis zu 150 Kilogramm) können mit einer Spannkraft von bis zu 18 Tonnen in einer Spezialklemmung gefasst werden. Bei hohem Späneabtrag wird in der Prismenaufnahme eine Kühlmitteleinheit montiert, die eine großvolumige Kühlschmiermittelversorgung bringt und eine gezielte Abfuhr der Späne ermöglicht (etwa Tieflochbohren).

Zur Nutzung derartiger, anspruchsvoller Bearbeitung ist die Einheit steif konzipiert, mit einem Gehäuse aus hochfestem Stahl, einer Tandem-o-Anordnung in der Lagerung und einer Untersetzung im Stirnradgetriebe des Antriebsstrangs. Aufgrund der Drehlänge (bis 6.050 Millimeter) ist an der Z-Achse die innengekühlte Kugelrollspindel stehend und die Mutter drehend ausgelegt.

Auf dem Schrägbett werden neben der 4-achsigen Bearbeitungseinheit auch Lünetten, der Reitstock, und bei der M50-G sind dort noch die Gegenspindel und ein Werkzeugrevolver angeordnet. Dabei ermöglicht die schmale Bauform eine Anordnung von vier Lünetten in einem Abstand von 50 Millimeter zueinander. Neben dem steifen Maschinen- und Achsaufbau sorgt die Kühlung (± 0,5° C) von den Baugruppen Hauptspindel, Gegenspindel, Drehfräseinheit, Y-Schlitten und der Hydraulik für eine anspruchsvolle Genauigkeitsbearbeitung auf der M50. Wobei der optimale Spänefall im Arbeitsraum Späneansammlungen, das heißt Wärmenester, verhindert.

Eine WFL-Spezialität ist die „schwimmende“ Befestigung der Dreh-Bohr-Fräseinheit (Y- und B-Achse) auf dem Planschlitten (X- und Z-Achse). Bei einem massiven Crash verschiebt sich der Schlitten und eine größere Beschädigung von mechanischen Elementen im Kreuzschlitten wird verhindert. Auch die Ausfallzeit der Maschine wird dadurch minimiert, da sie schnell wieder in Betrieb gehen kann.

Die Bedienungs- und Wartungsfreundlichkeit bei der M50 ist sehr gut. Verifiziert wird dies durch große, einzeln auffahrbare Bedientüren, ein verschiebbares Bedienpult mit übersichtlichem Touchscreen und Ablageflächen, einklappbare Trittroste vorn im Arbeitsraum und durch eine auf der Rückseite der Maschine vorhandene begehbare Wartungsfläche.

Ein Hauptanspruch des Kunden an die Auslegung einer Maschine ist auf ihr die Komplettbearbeitung seiner Bauteile zu realisieren. WFL erfüllt diese Anforderung mit einem umfangreichen Baukasten von Baugruppen zur Bearbeitung und dazugehörigen Zyklen auf der Steuerung. Dies spiegelt sich auch in der Technologieausstattung an der M50 wider. Die Vielzahl der einsetzbaren Werkzeuge (200 Werkzeuge im Magazin), die diversen Sonderwerkzeuge und die dazu fertigen Zyklen bringen dem Kunden einen direkt vorhandenen Nutzen. Auf der M50 ist das Einwechseln einer Schleifeinheit zum Aussenrundschleifen in die HSK-Aufnahme möglich. Das erspart dem Kunden das Invest in eine Schleifmaschine und den Aufwand eine zusätzliche Maschine zu bestücken. Bei diesem Prozess wird ein Körperschallsensor eingesetzt um das „Luftschleifen“, Anfahren der Schleifscheibe bis zum Kontakt, zu minimieren.

Die herausragende Kompetenz bei WFL liegt dabei vor allem in der Beherrschung von technologisch schwierigen Bearbeitungen, wie beispielsweise beim Einsatz von lang auskragenden Bohrwerkzeugen, oder Aussteuerwerkzeugen für die Bearbeitung von tief im Werkstück liegenden Lagersitzen und Planflächen. Mit der TU Wien hat WFL einen Prozess entwickelt, den Verlauf einer tiefen Bohrung in langen Wellen durch eine Ultraschallwanddickenmessung zu ermitteln um dann beim anschließenden Fertigbearbeiten den Verlauf zu korrigieren.

Bearbeitung

Beim Maschinencheck sind einige Bearbeitungen an einem Demoteil gezeigt worden. Dabei wurde die Laufruhe der Maschine auch bei hoher Zerspanleistung – bis 80 Prozent Leistungsaufnahme an der Frässpindel – demonstriert.

Automatisierung

Die Werkzeugbereitstellung für die Spannung in der B-Achse erfolgt automatisch, sowohl aus dem Scheibenmagazin, seitlich an der Maschine positioniert, als auch aus dem Ablageplatz für Sonderwerkzeuge. Ein Zubringerschlitten holt die Werkzeuge aus dem Magazin, fährt die gesamte Länge der Z-Achse mit, und bestückt den Werkzeugwechsler der direkt am Kreuzschlitten angebracht ist. Somit entfallen lange Verfahrwege beim Werkzeugwechsel. Sonderwerkzeuge oder auch Grundkörper für die Werkzeuge werden aus der Bereitstellung automatisch in die Prismenführung an der B-Achse eingefädelt und geklemmt.

Steuerung

Steuerungsseitig wird nur die 840D sl eingesetzt. Ergänzend zu den Siemensstandardfunktionen entwickelt WFL umfangreiche eigene Software. Die Highlights sind eine Kollisionsvermeidung in Echtzeit (CrashGuard), die große Anzahl nutzbarer Bearbeitungszyklen und die Kompensationsalgorithmen für die Genauigkeitsbearbeitung. Zur Kollisionskontrolle wurde eine Software entwickelt, die auf Basis aller als CAD-Modell hinterlegten Störkonturen im NC-Kern der Steuerung agiert und eine Kollisionskontrolle in Echtzeit realisiert. Diese ist im Automatik- und Einrichtebetrieb aktiv.

Auf der Steuerung läuft auch der CrashGuardStudio, eine Off-line-3D-Simulation und MillturnPro, ein Programmeditor mit Grafikunterstützung. Damit existiert eine Programmiersoftware (CAM-Tool) mit der anspruchsvolle Werkstücke (keine Freiformflächen) programmiert werden können. Mit dem Data-Analyser stehen alle produktionsrelevanten Daten zur Verfügung und können auf Smartphone geladen werden. Das iControl überwacht mit 16 Sensoren Kollisionserkennung, Werkzeugbruch und -verschleiß, Kühlmitteldruck/Volumen.

Service/TCO

Die Service-Hotline ist bei WFL „rund-um-die-Uhr“ (24/7) besetzt. Die Servicefachkräfte können ihre Daten online auf einem SAP-Tool archivieren. Analysen und Auswertungen werden gemacht und wurden präsentiert. Allerdings werden TCO-Daten von den Kunden meist nicht gefordert. Die üblichen Meetings, von Produktion, Service und Konstruktion laufen wöchentlich/monatlich. WFL betreibt KVP-Runden und führt Qualitätszirkel durch.