Die Helitronic Micro schleift komplexe Geometrien an rotationssymetrischen Werkzeugen.

Die Helitronic Micro schleift komplexe Geometrien an rotationssymetrischen Werkzeugen. (Bild: Walter Maschinenbau / Neugebauer)

Die Vorteile der Maschine liegen bei einem stabilen Achsaufbau, der ausgereiften Funktionalität für Präzision und Produktivität, im schnellen Schleifscheibenwechsel durch den dynamischen Schleifkopf mit Schwenkachse, in der übersichtlichen, bedienerfreundlichen Anwendungssoftware, den verfügbaren Optionen zur Effizienzsteigerung und den langjährigen Erfahrungen von Walter Maschinenbau beim Werkzeugschleifen.

Maschinenaufbau

Das Maschinenbett ist aus einem stabilen Mineralguss hergestellt, der schwingungsabsorbierende Eigenschaften hat. Die Aufbauten wie Ständereinheit, Achsbaugruppen und Schlitteneinheiten sind aus einer Graugusskomponente. Auf dem Bett aufgesetzt sind die Ständereinheit mit den Verfahrschlitten für Y- und Z-Achse (Schleifachse) und die Grundplatte für den Schlitten der X-Achse (Werkstückachse ist auf der X-Achse montiert). Alle Linear- und Rotationsachsen sind gekühlt und mit Direktantrieben ausgestattet.

Der Schleifkopf hat eine NC-gesteuerte Schwenkachse (B-Achse).
Der Schleifkopf hat eine NC-gesteuerte Schwenkachse (B-Achse) und ist mit drei flüssigkeitsgekühlten, asynchron geregelten Motorspindeln ausgestattet. (Bild: Walter Maschinenbau / Neugebauer)

Das Herzstück der Maschine ist der auf der Z-Achse drehbar gelagerte, mit einem Torqueantrieb ausgestattete Schleifkopf (B-Achse), der als NC-Achse interpolierend verfahrbar ist. Im Schleifkopf sind drei einzeln angetriebene und gekühlte Schleifspindeln platziert, die je Spindel einen Scheibensatz mit bis zu drei Schleifscheiben tragen können. Der schnelle Scheibenwechsel innerhalb von zwei Sekunden durch das dynamische Schwenken der B-Achse ermöglicht kurze Taktzeiten und damit Produktivität. Durch die Anzahl vorhandenen Schleifscheiben auf dem Kopf und kurze Wechselzeit kann die einzelne Scheibe auf wenig Verschleiß gefahren werden und damit eine höhere Qualität im Schleifprozess erzielt werden. Die Flexibilität der Maschine zeigt sich auch in der Auslegung des Schleifkopfs.

Eine der drei Schleifspindeln ist mit höherer Leistung (6,3 Kilowatt) ausgestattet, sodass speziell bei Schruppoperationen hohe Abtragsraten gefahren werden können und damit steigt die Produktivität.

Die Maschinenkinematik hat fünf Interpolationsachsen und zwei Positionierachsen.
Die Maschinenkinematik hat fünf Interpolationsachsen und zwei Positionierachsen. (Bild: Walter Maschinenbau / Neugebauer)
Bei Bearbeitung verschiebt die X2-Achse das Werkstück und der TCP liegt dann auf dem Drehmittelpunkt.
Bei Bearbeitung verschiebt die X2-Achse das Werkstück und der TCP liegt dann auf dem Drehmittelpunkt. (Bild: Walter Maschinenbau / Neugebauer)

Ein weiterer Vorteil der Maschine ergibt sich bei der Auslegung des Werkstückspindelstocks, der auf der X-Achse verschoben wird. Er ist drehbar auf der mit Torquemotor angetriebenen C-Achse platziert und fährt auf einem Linearschlitten (X2-Achse). Mit dieser X2-Achse positioniert die Maschine jedes Werkzeug im TCP optimal auf die Drehachsenmitte.

Das bedeutet für den Schleifprozess weniger Ausgleichsbewegungen aller Achsen, geringeren Energieeinsatz und bessere Schleifergebnisse. Ein Wettbewerbsvorteil am Markt. Dazu kommt, dass die Werkstückspindel (A-Achse) konstruktiv neu ausgelegt wurde und jetzt mit einer Drehzahl von 3.000 min-1und integrierter Labyrinthdichtung ausgeführt ist. Dies ermöglicht im Schleifergebnis bessere Oberflächenrauhigkeiten.

Auf dem Schlitten der X2-Achse können Schaft- und Stützlünetten aufgebaut werden, die zur Führung und Abstützung auskragender Werkstücke nötig sind. Messtechnik in der Maschine wie beispielsweise der Laser-Contour-Check und auch im Postprozess mit der Maschinenbaureihe Helicheck erhöhen die Prozesssicherheit und Werkzeugqualität entscheidend. Abgestimmt auf die Dimension der geschliffenen Werkzeuge sind Präzisionsmessmaschinen verfügbar.

Justierbare Schaft- und Stützlünetten verhindern eine Durchbiegung des Werkzeugs beim Schleifen.
Justierbare Schaft- und Stützlünetten verhindern eine Durchbiegung des Werkzeugs beim Schleifen. (Bild: Walter Maschinenbau / Neugebauer)

Automatisierung

Aufgaben der Prozessautomatisierung übernimmt ein sechsachsiger Knickarmroboter, der direkt auf dem Maschinenbett platziert ist, positionsoptimiert für Be- und Entladeaufgaben. Er versorgt die Maschine mit Rohlingen aus dem Palettenarchiv im Arbeitsraum des Roboters und speichert Fertigteile zurück. Im Magazin können bis zu 1.500 Werkzeuge gespeichert werden. Der Robotlader erledigt auch den Wechsel von Spannzangen in der A-Achse.

Sechsachsiger Robotlader.
Zur Minimierung der Ladezeiten wird ein sechsachsiger Robotlader eingesetzt. (Bild: Walter Maschinenbau / Neugebauer)

Prozessüberwachung

Walter nutzt verschiedene Systeme zur Positionierung der Rohlinge/ Werkstücke vor Beginn der Schleifoperation. Das Messsystem Heli-Probe erfasst wichtige Werkzeugparameter und positioniert das Werkzeug im Spannsystem.

Das Tool-Vision-System ist ein Kamerasystem und wird im Handling der Roboterzelle geführt. Es erfasst automatisch Merkmale an Rohlingen / Werkzeugen und positioniert diese lagegerecht, wie beispielsweise Kühlkanäle in den Rohlingen und andere technische Details.

Der Laser-Contour-Check fährt im Scan-Modus die Kontur des geschliffenen Werkzeugs ab.
Der Laser-Contour-Check fährt im Scan-Modus die Kontur des geschliffenen Werkzeugs ab. (Bild: Walter Maschinenbau / Neugebauer)

Der Laser-Contour Check ist ein Lasersystem, wird im Schleifkopf montiert und fährt im Scan-Modus die Kontur des geschliffenen Werkzeugs ab. Damit wird die Geometrie des Werkzeugs im Mikrometerbereich erfasst. Die Laseroperation verknüpft sich mit der Werkstückkontur, folgt während der Messung automatisch der entsprechenden Schleifkante und führt anschließend einen Abgleich zwischen Soll- und Ist-Kontur durch. Liegen die Abweichungen außerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs, leitet die Software vollautomatisch eine Kompensation ein und stellt damit sicher, dass die nachfolgenden Teile wieder innerhalb der Toleranzen liegen.

Der Tool-Balancer ist eine einfache Methode, zentrumsschneidende Werkzeuge mit einer ungeraden Zahl an Spanräumen, ungleich geteilte Werkzeuge oder Sonderwerkzeuge zu analysieren und gegebenenfalls auszuwuchten.

Maschinen-Check: Bearbeitung eines HM-Stirnsenkers.
Maschinen-Check: Bearbeitung eines HM-Stirnsenkers mit Durchmesser 0,5 Millimeter. (Bild: Walter Maschinenbau / Neugebauer)

Bearbeitung

Beim Maschinen-Check wurde das Schleifen eines Hartmetall-Stirnsenkers mit Durchmesser 0,5 Millimeter vorgeführt.

Deutscher Maschinenbau-Gipfel 2022
(Bild: mi-connect)

Deutscher Maschinenbau-Gipfel

Der Maschinenbau-Gipfel 2023 ist vorbei - hier können Sie die Highlights Revue passieren lassen:

 

Die Veranstalter des Maschinenbau-Gipfels, VDMA und PRODUKTION freuen sich, wenn Sie auch 2025 in Berlin dabei sind!

 

Hier geht es zur Website des Maschinenbau-Gipfels.

Übersichtliches Multi-Touch-Display.
Ein übersichtliches Multi-Touch-Display, mit selbsterklärenden Icons ermöglicht eine perfekte Bedienung. (Bild: Walter Maschinenbau / Neugebauer)

Steuerung

Als Steuerung wird die Fanuc 310i eingesetzt mit der eigenen Software Helitronic ToolStudio. Mit den hinterlegten Zyklen können neue Aufgabenstellungen sehr schnell erledigt werden. Dank der vorhandenen 3D-Daten sind eine Simulation des Prozesses und eine Kollisionsbetrachtung parallel durchführbar.

Die United Grinding Group hat eine einheitliche Software-Architektur (C.O.R.E.; Customer Oriented ­REvolution) gestaltet, die bei allen Produkten eingesetzt wird. Der Datenaustausch über Schnittstellen, die Anbindung an externe Systeme und die Nutzung von IoT-Anwendungen ist bei allen Produkten aus dem Hause gleich gestaltet. Der Bediener findet so an jedem Produkt den strukturell gleichen Aufbau am Bedientableau. Er kann seine eigene, personifizierte Oberfläche einrichten, diese auf der persönlichen Chipkarte abspeichern und sich an jeglichem Produkt der United Grinding Group anmelden und ist damit sofort arbeitsfähig.

Die nutzergerechte, intuitive und einheitliche Bedienung erleichtert die Arbeit für Einrichter, Maschinenbediener und Instandhalter. Über Core kann er auch Digital-Solutions-Anwendungen aus dem Haues United Grinding nutzen, wie den Remote-Service, den Service-Monitor, ein Wartungshandbuch, den Production-Monitor, der die aktuelle Situation in der Fertigung beschreibt, und weitere Apps, die ihn im Bedienumfeld unterstützen.

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Service/TCO

Die Service-Hotline ist mit Fachkräften besetzt, die den Kunden direkt unterstützen können. Viele Störungen können da schon gelöst werden oder auch im folgenden Remote-Zugriff auf die Maschinensteuerung. Im Serviceeinsatz vor Ort wird die Dokumentation digital abgewickelt und über das Service-Notebook direkt in der SAP-Datenbank archiviert. Auswertungen zu den gespeicherten Daten werden nur bei Bedarf gemacht, was auch die Ermittlung von TCO-Daten betrifft. Maschinenbezogen können die erfassten Daten auch dem Kunden zugestellt werden. Monatliche Sitzungen zu aufgetretenen Ausfällen analysieren die Ursachen im eigenen Umfeld und bei Bauteilieferanten. Momentan ist Walter in der Planung von Onlinezugriff des Kunden auf Ersatzteile und Wartungsumfänge.

Meine Meinung

Die Helitronic Micro ist eine auf Produktivität und qualitativ hochstehendes Schleifergebnis ausgelegte Maschine. Die direkt angetriebenen Achsen, der schnelle Werkzeugwechsel, kurze Verfahrwege und die übersichtliche, schnelle Bedienung unterstreichen dies. Die hohe Qualität der geschliffenen Werkzeuge wird durch eine Vielzahl im Arbeitsraum vorhandener Mess- und Positioniertechnik mit erzielt. Die Maschinenbedienung und auch die Joberstellung ist sehr komfortabel und auch die Generierung einer eigenen Bedienmaske im Tableau ist für den Bediener praktikabel. Mit diesem persönlichen Layout ist er an jeder Maschine ‚zuhause‘. Alle Servicedaten werden digital erfasst. Auswertungen und Analysen daraus werden nach Kundenanforderung gemacht.

Edwin Neugebauer

Zahlen+Fakten

Maschinendaten Walter, Helitronic Micro
Arbeitsraum 385 x 320 x 320 Millimeter
Eilgang maximal 30 m/min
C-Achse, Drehwinkel +200° / - 20°
Schleifspindel-Aufnahmeschaft HSK 40
Schleifspindel 0 bis 10.500 min-1; Motorspindel: 2x4,3 und 1x6,5 Kilowatt
Abrichter Abziehstein
Werkstückaufnahme in A-Achse Spannzange
Drehzahl A-Achse 3.000 min-1
Schwenkwinkel B-Achse +/- 150°
min/max. Werkstückdurchmesser 0,1 bis 12,7 Millimeter
Werkzeugkapazität, Ø-abhängig 1.500
Werkzeugwechsler 3-fach
Schleifscheibenmagazin pro Satz: maximal drei Schleifscheiben
max. Schleifscheibendurchmesser 150 Millimeter
Steuerung Fanuc 31i; mit Walter Helitronic ToolStudio
Grundfläche 2.449 x 2.425mm; sechs Quadratmeter
Gewicht 6,1 Tonnen
Preis ausrüstungsabhängig


Auf einen Blick: Werkzeugschleifmaschine Helitronic Micro von Walter Maschinenbau

Stärken:

  • Kompetenz in Schleiftechnologie
  • dynamischer Schleifprozess
  • alle Achsen mit Direktantrieb
  • optimales Positionieren der Werkstücke
  • schneller Schleifscheibenwechsel
  • diverse Prozessüberwachung und Optimierungs-Tools
  • Maschine flexibel einsetzbar
  • übersichtliche, transparente Bedienung
  • Erhebung von TCO-Daten nur nach Bedarf

Schwächen:

  • nur eine Steuerung

Maschinen-Check Ergebnisse, Punktezahl

maximale
Punktezahl
erreichte
Punktezahl
Walter Helitronic Micro
Maschineninbetriebnahme 25,00 23,00
Zeitaufwand bis Job 1 12,50 12,50
Nachweis - Bearbeitungsqualität 2,50 2,50
Achsenvermessung 2,50 2,00
Einweisung Anwender 7,50 6,00
Wartungsfreundlichkeit 100,00 97,50
Zugänglichkeit bei Wartungsarbeiten 25,00 25,00
Zugänglichkeit bei Störungen 35,00 35,00
Hauptspindel-Austauschzeit 15,00 15,00
Austauschzeit-Vorschubkomponenten 15,00 13,50
automatische Überwachungsfunktionen 10,00 9,00
Automatisierung 100,00 97,00
Maschinenstart/Referenzfahren 30,00 27,00
Bedienung/Beschickung 40,00 40,00
Aufwand für Werkstück-/Werkzeugspannung 30,00 30,00
Steuerung 50,00 48,00
Steuerung/Komfortfunktionen 30,00 30,00
Kollisionsbetrachtungen 20,00 18,00
Umrüstfreundlichkeit 50,00 47,00
Flexibilität Werkzeug-/Werkstückspannung 25,00 25,00
Einrichteaufwand 15,00 12,00
Teilebeschickung/Mehrfachspannung/Model-mix 10,00 10,00
Service 75,00 64,50
Verfügbarkeit Servicepersonal 30,00 24,00
Ersatzteillager/Anfertigung von Ersatzteilen 22,50 22,50
Teilezeichnungen-Archiv; Internetverfügbarkeit 15,00 12,00
Wartungsverträge 7,50 6,00
TCO 85,00 49,30
Analyse - Kostentreiber vorhanden 34,00 20,40
Bewertung/Zahlen f. Ausfallzeiten/Reparaturzeit 34,00 20,40
KVP-Maschinenlieferant bei Ausfallmeldung 17,00 8,50
Vertragsgestaltung 15,00 10,00
Garantiezeit 5,00 4,00
Zahlungsbedingungen 5,00 4,00
TCO-Prozess fixiert 5,00 2,00
Summe 500,00 436,30


Maschinen-Check Ergebnisse
Maschinenlieferant: Walter Maschinenbau; Helitronic Micro


MASCHINENINBETRIEBNAHME
Zeitaufwand bis job1 Sieben Stunden inklusive Einschleifen.
Nachweis - Bearbeitungsqualität Durchmesser und Formgeometrie mittels in Prozess Messung (Laser Contour Check) nachweisbar.
Achsenvermessung Automatisches (Mannloses) Maschinenvermessen.
Einweisung Anwender Drei Tage Inbetriebnahme inklusive Einweisung.
     
WARTUNGSFREUNDLICHKEIT
Austauschbarkeit von Verschleissteilen Leichte und gute Zugänglichkeit der verschleissbehafteten Teile.
Zugänglichkeit bei Störungen Pneumatic + Zentralschmierung sowie Elektrik hinten am Maschinenbett in separaten Schaltschränken angebracht. Sind sehr gut zugänglich und übersichtlich aufgebaut. Bei bestimmten Komponenten kann ein automatischer Analysetestlauf durchgeführt werden (zum Beispiel Fanuc-Monitoring).
Hauptspindel-Austauschzeit 2-3 Stunden inklusive Ausrichten und Maschinenvermessen.
Austauschzeit-Vorschubkomponenten Sämtliche Linearachsen in Lineartechnologie. Verschleißarm und unter 3,5 Stunden pro Achse.
Automatische Überwachungsfunktionen Temperatursensoren in allen Achsen. Vor- und Rücklauf und Umgebungstemperatur. In-Prozess kompensation.
     
AUTOMATISIERUNG
Aufwand für Werkstückspannung/Werkzeugspannung Werkstück über automatisches Spannsystem - pneumatisch. Automatische Beladung der Werkstücke über Robotlader. Drei Motorspindel für Werkzeugspannung.
Bedienung/Beschickung Automatischer Robotlader im Standard Lieferumfang.
Maschinenstart/Referenzfahren Nach Einschalten der Maschine erfolgt die Anfahrt der Referenzposition über den Bediener.
     
STEUERUNG
Steuerung/Komfortfunktionen Fanuc 310i. Core HMI, Multitouch 24" Zoll.
Kollisionsbetrachtungen 3D Kollissionsüberwachung.
     
UMRÜSTFREUNDLICHKEIT
Flexibilität - Werkstückspannung/Werkzeugspannung Schnellwechselsystem für Spannzangen. Drei Motorspindeln im Standard Lieferumfang. Werkzeugspannung manuell.
Einrichteaufwand Aufwand inklusive Programmierung für Standardwerkzeuge 10-20 Minuten und durch In-Prozessmessung, Kontrolle ohne ausspannen des Werkstücks.
Teilebeschickung/Mehrfachspannung/Model-mix Jeder Werkstückplatz im Ladesystem frei programmierbar.
     
SERVICE
Verfügbarkeit Servicepersonal Hotline: 8:00 - 17:00 Uhr, werktags, Fachberater ist direkt ,errreichbar, Ticket-Erstellung, Schnelle Reaktionszeiten dank lokal stationierter Servicetechniker. Rascher Support über Remote-Zugriff. Einsatz innerhalb 24 Stunden.
Ersatzteillager/Anfertigung von Ersatzteilen Zentrallagern hunderttausend Original-Ersatzteile. Schnelle und flexible Reaktion auf jeden Bedarfsfall. Passgenauigkeit und Prozesssicherheit durch Original-Ersatzteile.
Teilezeichnungen-Archiv, Internetverfügbarkeit Zusammenstellungen, Anleitungen, Fremdanleitungen, Betriebsanleitungen werden mit der Maschine geliefert. Alle Teilezeichnungen sind archiviert, online verfügbar und für alle Servicetechniker verfügbar.
Wartungsverträge Sind möglich.
     
TCO
Analyse - Kostentreiber vorhanden Alle Daten liegen im SAP vor. Digitale Erfassung der Servicearbeiten über Notebook ins SAP-System.
Bewertung/ Zahlen für Ausfallzeiten/Reparaturzeiten Auswertung im System möglich. Analysen für diverse Maschinen-Typen pro Jahr, präventiv, Auswertungen für Kunden werden gemacht, Kontrolle -Lieferanten über ausgefallene Baugruppen.
KVP-Maschinenlieferant bei Ausfallmeldung Meldungen werden vom Service intern kommuniziert und durch Verbesserungsplattform eingesteuert.
     
Vertragsgestaltung
Garantiezeit 24 Monate oder 4.000 Betriebsstunden / Schleifspindel zwölf Monate oder 2.000 Betriebsstunden.
Zahlungsbedingungen Verhandelbar.
TCO-Prozess fixiert Daten werden via ERP System erfasst. Auswertung möglich sobald Mengen für statistische Beurteilung verfügbar sind.

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