Die Multigrind CBXL. - Bild: Haas/Neugebauer

Die Basis für die Multigrind CBXL ist das Layout der CB-Schleifmaschine mit einem thermostabilen Multicube Würfel. Die CBXL wird in drei Schleiflängen gebaut: 1.400, 2.600 und 3.200 Millimeter. - Bild: Haas/Neugebauer

Die Vorteile der CBXL-Maschinen liegen in der bei Haas bekannten Steifigkeit des gegossenen Mineralgussbetts, der Dynamik in den Achsbewegungen, der variablen Automatisierung bei Werkzeug- und Werkstückversorgung, in der Nutzung der umfangreichen und ständig weiterentwickelten Schleifsoftware Multigrind Horizon und in der Hauptsache bei einer enorm verfügbaren Schleiflänge.

Maschinenaufbau

Der Basisaufbau der CBXL-Maschine, was die Kinematik der translatorischen und rotatorischen Achsen betrifft, kommt aus der Multigrind-CB-Baureihe, mit einer in zwei Schritten erweiterbaren X-Achse bis zu einer Schleiflänge von 3.200 Millimeter. Eine hochgenaue Schleifqualität in dieser Dimension zu gewährleisten, war die Hauptanforderung bei Auslegung der Maschine. Im Endergebnis erreicht Haas eine Genauigkeit in Geradheit/Winkligkeit auf der CBXL von wenigen Mikrometer auf einer Schleiflänge von 3.200 Millimeter.

Im Maschinenaufbau der CB-Maschine ist das Maschinenbett und der Ständeraufbau zum Tragen der Schleifeinheit „aus einem Guss“, das heißt aus einem gegossenen Mineralgusskörper mit fünf Prozent Epoxidharzanteil gegossen, dem langjährigen Standard im Layout der Multigrind Baureihe. Bei der CBXL ist dieser Basisgusskörper für eine Schleiflänge von 1.400 Millimeter ausgelegt und mit FEM (FiniteElementMethode) gerechnet.

Die Erweiterung auf die maximale Schleiflänge erfolgt durch den Anbau von zwei weiteren Gusselementen, ausgelegt auf die Schleiflängen 2.600 und 3.200 Millimeter, die µm-genau ausgerichtet werden und anschließend mit einer Gussmasse vergossen werden. Das Maschinenbett über die Gesamtlänge ruht auf bis zu 40 einstellbaren Nivellierelementen.

Beim hochgenauen Fixieren von Führungsebenen zueinander hat Haas Schleifmaschinen ein langjähriges Know-how entwickelt und dies in allen aktuellen Baureihen seit Baubeginn angewandt. In diesem Know-how liegt der Grundstein für die hochgenaue Bearbeitung über derartige Schleiflängen. Steifigkeit und Genauigkeit der Maschine werden auch durch das Prinzip der mittigen Anordnung der Schleifachse zum Bett erreicht, was auch zur thermischen Stabilität beiträgt.

Die Schleifachse verfährt dabei in Y-Richtung, orthogonal zum Tisch (X-Achse) und stellt in Z-Richtung die drehbar gelagerte Schleifspindel (C-Achse) auf das gespannte Werkstück zu. Das Werkstück wird im Spannfutter der A-Achse aufgenommen, die auf dem Tischschlitten aufgebaut ist und über die gesamte Schleiflänge (Tischlänge) verfährt.

Schleifen von Kurbelwellen auf einer Multigrind CBXL 2600. - Bild: Haas/Neugebauer
Schleifen von Kurbelwellen auf einer Multigrind CBXL 2600. Dabei wird das Werkstück auf vier Spanntischen fixiert. - Bild: Haas/Neugebauer

Der multifunktionale Einsatz der Maschine wird hauptsächlich mitbestimmt durch die Ausstattung der auf der X-Achse optional platzierten Baugruppen. Die Achse kann bis zu vier Tische bewegen, darauf befestigt Lünetten, Reitstöcke und auch eine zweite A-Achse, um beispielsweise im Model-Mix ein weiteres Werkstück zu bearbeiten. Die X-Achse ist mit einem Direktantrieb ausgestattet, was das unabhängige Verfahren und Positionieren aller auf der Achse installierten Einheiten ermöglicht. Der Zugang, ist bedienungsseitig optimal gestaltet und wird über den gesamten Beladebereich durch verfahrbare Teleskoptüren realisiert.

Haas Schleifmaschinen legt in der Kinematik und im Achsaufbau den Wert sehr stark auf eine steife Funktionalität, wie beispielsweise geringe Auskraglängen der Werkstücke im Spannfutter zum Wirkpunkt an der Schleifscheibe, eine solide Abstützung der Schleifeinheit zur Z-Führung und die gute Raumaufteilung im Arbeitsbereich der C-Achse mit dem Aufspanntisch.

Abrichteinheiten werden auf dem Maschinentisch, entweder auf dem Gehäuse der A-Achse oder daneben, aufgesetzt und sind im Arbeitsraum selbst bei eingespanntem Werkstück gut zugänglich. Eine Besonderheit stellt das Abrichten von metallisch gebundenen Diamant-Spitzscheiben dar, das Xing-dressing. Hier hat Haas eine Abrichtstrategie entwickelt, in der die Abricht- und die Schleifscheibe orthogonal zueinander bahngesteuert verfahren und so die exakte Profilierung einer Diamantscheibe ermöglicht.

Bei der Konfiguration einer Maschine nutzt Haas schon lang digitale Tools wie die Software von Orisa, mit der die Entstehung der Maschine dynamisch visualisiert in 3D-Ansichten auch vom Kunden direkt mitverfolgt werden kann.

Werkzeugmagazin. - Bild: Haas/Neugebauer
Das Werkzeugmagazin kann bis 70 Schleifscheiben aufnehmen. - Bild: Haas/Neugebauer

Automatisierung

Von Vorteil ist der großräumige Zugang zur Maschine bei Bedienung und Beladung. Durch Roboterhandling oder über ein Ladeportal können die Werkstücke, die auf einem Tisch bereitgestellt sind, eingelegt werden. Platz ist genügend vorhanden, um eine zweite A-Achse zu bestücken, die dann im Wechselbetrieb in Schleifposition fährt.

In der automatischen Bestückung der Maschine mit Schleifscheibensätzen kann Haas dem Kunden jeglichen Wunsch erfüllen. Vom serienmäßig vorhandenen Wechsler mit sieben Scheiben, über ein Doppelrad-System mit 20 Scheiben bis zum Vollausbau im Magazin mit 70 Schleifscheiben ist alles machbar.

Spüldüsen. - Bild: Haas/Neugebauer
Die spezifische ­Ausführung von Spüldüsen kann im 3-D-Druck her­gestellt werden. - Bild: Haas/Neugebauer

Ein Highlight bei Haas ist die spezifisch auf die Scheiben und den Schleifprozess angepasste Kühlmitteldüsentechnik. Die Kühlmitteldüsen werden entweder direkt mit der Scheibe eingewechselt oder aber werden die Kühlmittelrohrträger separat gewechselt und dann passgenau oberhalb der Spindel am Schleifkopf adaptiert. Das Schleifergebnis in Qualität des Werkstücks und Standzeit der Scheibe wird maßgeblich von der Wirksamkeit der Kühlung beeinflusst. Zur schnellen, formgenauen Anpassung der Spüldüse werden generative 3D-Herstellverfahren eingesetzt.

Die eingesetzten Schleifspindeln sind Eigenbau und verfügen im Standard über eine HSK-80-E-Schnittstelle zur Werkzeugspannung. Die Unwucht der Schleif­spindeln/-scheiben kann über die Steuerung gemessen werden und dann manuell durch Verschieben von Wuchtelementen auf ein Minimum gebracht werden.

Momentan ist eine neue Spindel im Einsatz mit einer Leistung von 50 Kilowatt und einer Drehzahl 10.000 bis 30.000  U/min.

Fünf Schleifspindeln sind optional verfügbar. - Bild: Haas/Neugebauer
Bei der Multigrind CBXL sind fünf Schleifspindeln optional verfügbar. - Bild: Haas/Neugebauer

Bearbeitung

Beim Maschinen-Check wurde ein Schleifprozess auf einer Multigrind CB gezeigt, da die CBXL in einer kundenspezifischen Inbetriebnahme war. Dabei wurde ein Los Kniegelenk-Prothesen für einen Kunden geschliffen. Das Werkstück aus hochfestem Material einer Chrom-Kobalt-Legierung mit einer Schleifzeit von etwa 40 Minuten wurde unter Kühlmittelvollstrahl mit dem Schleifstoff CBN (Kubisch kristallines Bornitrid) geschliffen.

Schleifen von Kniegelenkprothesen. - Bild: Haas/Neugebauer
Schleifen von Kniegelenkprothesen aus hochfestem Stahl mit einer CBN-Schleifscheibe. - Bild: Haas/Neugebauer

Steuerung

Auf der Steuerungsebene nutzt Haas die Siemens 840D Solution Line als Hardware-Plattform. Darauf laufen die eigenentwickelten Schleifsoftware-Pakete, Multigrind Horizon und Multigrind Styx.

Schleifsoftware Multigrind Horizon

Als universelle Schleifsoftware, die fast alle schleifbaren Produkte abdeckt, hat sie eine hohe Durchdringung in den Funktionalitäten von Bedienung, Job-Programmierung, Verwaltung, Zustandserkennung, Simulation und Optimierung. Mit vierteljährigen Releases wird die Software ständig durch neue Features weiterentwickelt, wie aktuell bei dem neuesten Release mit Rundschleifoperationen, beim Abrichten, bei Gewindewerkzeuge, Abwälzfräser und Skiving Tools.

Die Darstellung am Bildschirm über Kachelstrukturen ist intuitiv bedienbar und klar strukturiert. Über die Schritte: Geometriedefinition, Schleifpfadaufbereitung und Setzen von Technologieparametern kommt man sehr schnell vorwärts in der Generierung eines neuen Jobs. Parametrisierung, Fernsteuerbarkeit und Closed Loop-Anwendungen mit externen Messmaschinen sind möglich.

Eine cloudbasierte Simulation wird durchgeführt. - Bild: Haas/Neugebauer
Mit Multigrind Horizon/Styx wird eine cloudbasierte Simulation im Mikrometer-Bereich durchgeführt. - Bild: Haas/Neugebauer

Multigrind Styx

Multigrind Styx läuft auf der Horizon-Plattform und unterstützt bei Visualisierung der Schleifoperationen und zwar durch pixelgenaue Darstellung auch von hochkomplexen Strukturen. Realisiert wird die nötige hohe Rechnerleistung durch cloudbasierte Strukturen. Durch die integrierte Lösung kann Multigrind Styx alle Daten in der Horizon-Ebene nutzen und Ergebnisse liefern, die dem Nutzer Produktivitätssteigerungen bringen. Mit beiden Tools bietet Haas Schleifmaschinen die optimale Unterstützung für den Bediener.

Service/TCO

Servicedaten werden in einer Lebenslaufakte der Maschine im PPS-System geführt und können nach Kosten, Ausfallzeiten, Baugruppen analysiert werden. Der Vor-Ort-Einsatz innerhalb kürzester Zeit wird gewährleistet. Die täglich tagende Qualitätsrunde greift Fehler aus dem Kundenfeld direkt auf, sodass die Aussage „zwei, drei Fehler dürfen nicht nacheinander auftreten“ dadurch durchaus untermauert wird. In der Nutzung der digitalen Möglichkeiten zur Erfassung und Analyse von Servicedaten ist noch Potenzial vorhanden.

Meine Meinung

Mit der CBXL ergänzt Haas ideal seine Baureihen. Auch bei Schleiflängen in der XL-Dimension baut Haas auf sein bewährtes Know-how im Maschinenaufbau und zur Erreichung hochwertiger Schleif­ergebnisse. Beeindruckend ist die erzielte Geradheit auf einer Schleiflänge von 3.200 Millimeter. Die kundenspezifische Ausstattung der Maschine, speziell bei Automatisierung und den Aufbauvarianten in der Tischauslegung, machen die CBXL flexibel einsetzbar. Bei der Jobgenerierung bekommt der Kunde mit der Haas-Software Multigrind Horizon/Styx eine vorbildliche Unterstützung. Ständige Optimierung durch neue Features machen die Plattform zu einem multifunktionalen, effizienzsteigernden Werkzeug. Bei der Aufzeichnung/Weiterleitung/Analyse von Servicedaten gilt es, mit mehr Digitalisierung zu arbeiten.

Edwin Neugebauer

Zahlen+Fakten

Maschinendaten Haas Multigrind CBXL
Arbeitsraum (Millimeter) 1.800 / 4.150 / 5.000 X 410 X 500
max. Verfahrgeschw. X;Y;Z 50 / 30 / 30 m/min
C-Achse, Drehwinkel - 250 ° bis + 70°
Anzahl CNC-Achsen 6; (X,Y,Z; A; B optional; C)
Schleiflänge (Millimeter) 1.400 / 2.600 / 3.200
Arbeitsspindel-Aufnahmeschaft HSK 80 E; (HSK 50 E optional)
Option: Schleifspindel 8.000min-1; 12 Kilowatt, 8.000min-1; 50 Kilowatt, 12.000 min-1 ; 30 Kilowatt, 18.000 min-1; 12 Kilowatt, 30.000 min-1; 30 Kilowatt
Werkstückaufnahme in A-Achse SK 50; HSK 50 / 63 / 80 / 100
Werkzeugwechsler, Magazin bis 70 Schleifscheiben
Steuerung Siemens 840 D sl; Haas-Software Multigrind Horizon; -Styx
Grundfläche 5.120 / 8.500 / 11.500 X 3.000
Gewicht ab 16 Tonnen
Preis ausrüstungsabhängig


Auf einen Blick: Schleifmaschine Multigrind CBXL von Haas Schleifmaschinen

Stärken:

  • steife, dynamische Maschine
  • hochgenaues Schleifen in XL-Dimension
  • breites, schleifbares Produktspektrum
  • Flexibilität im Tischaufbau
  • Kompetenz im Spindelbau
  • diverse Automatisierung bei Werkstück-/Schleifscheibenwechsel
  • innovative Spüldüsen-Systeme
  • gute Zugänglichkeiten bei Bedienung
  • mächtige, multifunktionale Software Multigrind Horizon/Styx

 Schwächen:

  • kaum Digitalisierung bei Daten im Service

Maschinen-Check Ergebnisse, Punktezahl

maximale
Punktezahl 
erreichte
Punktezahl
Haas-Schleifmaschine CBXL
Maschineninbetriebnahme 25,00 22,00
Zeitaufwand bis Job 1 12,50 10,00
Nachweis - Bearbeitungsqualität 2,50 2,00
Achsenvermessung 2,50 2,50
Einweisung Anwender 7,50 7,50
Wartungsfreundlichkeit 100,00 85,00
Zugänglichkeit bei Wartungsarbeiten 25,00 17,50
Zugänglichkeit bei Störungen 35,00 35,00
Hauptspindel-Austauschzeit 15,00 9,00
Austauschzeit-Vorschubkomponenten 15,00 13,50
automatische Überwachungsfunktionen 10,00 10,00
Automatisierung 100,00 100,00
Maschinenstart/Referenzfahren 30,00 30,00
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 50,00
Flexibilität Werkzeug- /Werkstückspannung 25,00 25,00
Einrichteaufwand 15,00 15,00
Teilebeschickung/Mehrfachspannung/Model-mix 10,00 10,00
Service 75,00 63,00
Verfügbarkeit Servicepersonal 30,00 27,00
Ersatzteillager/Anfertigung von Ersatzteilen 22,50 18,00
Teilezeichnungen-Archiv; Internetverfügbarkeit 15,00 12,00
Wartungsverträge 7,50 6,00
TCO 85,00 56,10
Analyse - Kostentreiber vorhanden 34,00 20,40
Bewertung/Zahlen f. Ausfallzeiten/Reparaturzeit 34,00 20,40
KVP-Maschinenlieferant bei Ausfallmeldung 17,00 15,30
Vertragsgestaltung 15,00 9,00
Garantiezeit 5,00 3,00
Zahlungsbedingungen 5,00 4,00
TCO-Prozess fixiert 5,00 2,00
Summe 500,00 433,10


Maschinen-Check Ergebnisse
Maschinenlieferant: Haas, Multigrind CBXL3200


MASCHINENINBETRIEBNAHME
Zeitaufwand bis job1 Circa 15 - 20 Tage Aufstellung, fünf Tage Schulung
Nachweis - Bearbeitungsqualität Maschinenaufbau: Messung mittels hochgenauer Messgeräte und Lehren und Dokumentation im Geometrieprotokoll; Bearbeitungsgenauigkeit: je nach Aufgabenstellung durch Standardteil oder Kundenteil
Achsenvermessung Lasermessung aller Achsen, Geometrie-Maschine, Kreisformtest, vollautomatische Messung aller Maschinenmaße durch interne Messtaster und Funkmesstaster
Einweisung Anwender Schulungsmöglichkeiten bei Haas oder beim Kunden: 5-10 Tage Maschine (inkl. Instandhaltungsschulung), ggf. drei Tage Roboter; ggf. fünf Tage Software-Schulung für alle Schleifprogramme
     
WARTUNGSFREUNDLICHKEIT
Austauschbarkeit von Verschleissteilen X-Achse/A-Achse: direkter Zugang über Bedien-, Belade oder Wartungstüren, direkt im Arbeitsraum/durch Faltenbälge und Abdeckungen geschützt; Z-Achse: direkter Zugang über Bedientüre oder oberhalb der Maschine; Y-Achse/C-Achse: teils über Bedientüre, teils oberhalb der Maschine zugänglich. Achtung: Zugang an Komponenten im oberen Maschinenbereich Nur mit geeignetem Hilfsmittel. z.B. Leitern, Hebebühne, Absturzsicherung usw.
Zugänglichkeit bei Störungen Arbeitsraum durch Bedien-, Belade oder Wartungstüren; Werkzeugwechsler durch Werkzeugwechslertüren; Automation durch Türe des Schutzzauns; Wartungseinheiten im übersichtlichen Schrank auf der Maschinenrückseite, Elektrik im Schaltschrank auf der Maschinenrückseite
Hauptspindel-Austauschzeit Circa acht Stunden komplett mit Vermessung
Austauschzeit ¬- Vorschubkomponenten KGTs: Circa ein Tag inklusive Probelauf/-schleifen Linearantrieb: mindestens fünf Tage
Automatische Überwachungsfunktionen Kontrolle des Maschinenwärmegangs: zwischen Werkstück und Werkzeug durch internen Messtaster und Rubin-Kugel auf dem Maschinentisch; Temperaturfühler in allen Vorschubmotoren; Strömungsmessung in allen KSS-Leitungen, Stromüberwachung der Vorschubantriebe; Redundanz in nahezu allen Steuerungsfunktionen; vollautomatische Kontrolle von Werkzeugtabellen und Werkzeugablageplätzen im Werkzeugwechsler
     
AUTOMATISIERUNG
Aufwand für Werkstückspannung/Werkzeugspannung Werkstückspannung: SK50- und HSK-Aufnahmen möglich; optional auf der Werkstückachse: Reitstock, Lynetten, auch auf getrennten Tischen; Werkzeugspannung: HSK-Aufnahme, Bereitstellung der Werkzeuge im Werkzeugwechsler in Werkzeugträgern
Bedienung/Beschickung Ladezyklus mit Automation circa 20 Sekunden
Maschinenstart/Referenzfahren Referenzfahrt in allen Achsen, Rotationslage-Erkennung der Schleifspindel; Warmlaufprogramm möglich
     
STEUERUNG
Steuerung/Komfortfunktionen Hardware: Sinumerik 840D Solution Line, Software: Haas-Software in NC und PLC, eigene Schleifzyklen durch DLLs (DirectLibaryLinks), Zur Generierung der Schleifpfade und NC-Programme neue Schleifsoftware Horizon inklusive Echtzeitvorschau der Eingaben und intuitivem Kachelaufbau sowie umfangreicher Messbibliothek zur Lagebestimmung des Teils
Kollisionsbetrachtungen Modularer Softwareaufbau in der Schleifsoftware Horizon mit Echtzeitvorschau und visueller Kollisionsbetrachtung, automatische Kollisionsbetrachtung in Arbeit; in der Arbeitsvorbereitung im CAD/CAM oder in Multigrind® Styx ebenfalls möglich
     
UMRÜSTFREUNDLICHKEIT
Flexibilität - Werkstückspannung/Werkzeugspannung T-Nutentisch, optionale pneumatische oder NC-Tischachse, diverse Reitstock- / Gegenlagervarianten, mitfahrende Lünetten und Unterstützungen, auch auf getrennten Tischen; Werkzeugmagazin: bis zu 70 Werkzeuge bei Ø250 Millimeter, eine Abrichteinheit wahlweise zum Profilabrichten oder XING-Abrichten
Einrichteaufwand Umrüstaufwand je nach Werkstücken von zehn Minuten bis zwei Tage
Teilebeschickung/Mehrfachspannung/Model-mix Spannmittelwechsel je nach der Größe und Komplexität von zehn Minuten bis zwei Stunden
     
SERVICE
Verfügbarkeit Servicepersonal Service: erreichbar von 7.00 bis 17.00 Uhr; Rufweiterleitung und Notfalltelefon am Wochenende und Feiertagen; Service vor Ort innerhalb 24 Stunden möglich bei Abschluss von Servicevertrag, bei Maschinenstillstand generell schnellstmöglich / mit Priorität 1 – hier auch Einsatz von Personal aus Endmontage möglich, Ferndiagnose über Internet;
Ersatzteillager/Anfertigung v. Ersatzteilen im eigenen Hause
Teilezeichnungen-Archiv Zeichnungen sind in PDM-Tresor vorhanden und intern verfügbar
Wartungsverträge Haas-Wartungsverträge Mechanik und Software; Siemenswartungsverträge auf Wunsch
     
TCO
Analyse - Kostentreiber Einarbeitung von Servicedaten in PPS-System; Timeline – Lebenslaufakte, -Kosten; Kostenrechnung für Baugruppen hinterlegt, z.B. für Gewährleistungsverlängerung
Bewertung/Zahlen für Ausfallzeiten/Reparaturzeiten Bewertung ist vorhanden gemäß QS-System und wird über den Service gepflegt
KVP-Maschinenlieferant bei Ausfallmeldung Täglich Qualitätsrunde, Anspruch: keine 2-3 Ausfälle hintereinander, alle Bauteile bezüglich Ausfallzeiten und Reparaturdauer sind bekannt, Messreihen beim Kunden, technische Konsequenzen, Anweisungen nach QS-System
     
VERTRAGSGESTALTUNG
Garantiezeit Zwölf Monate gemäß VDMA, zwei Jahre möglich
Zahlungsbedingungen Standard: 30 Prozent bei Auftragsbestätigung, 30 Prozent bei interner Inbetriebnahme, 30 Prozent bei Versandbereitschaft, zehn Prozent nach Endabnahme
TCO-Prozess fixiert in Verträgen bisher nicht
     
     

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