Schleifzentrum Multigrind CBXL von Haas im exklusiven Test

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.