Vertikales 5-Achsen-Bearbeitungszentrum DA300 von Makino

Die DA300 verbindet die Vorteile dieser beiden Bearbeitungsprinzipien und hat ihre Vorteile bei einer steifen Maschinenstruktur, die eine Genauigkeitsbearbeitung garantiert, bei schnellen auf Produktivität abgestimmten Linear- und rotatorischen Achsen, in optimierter Anbindung an automatisierte Be- und Entladesysteme und bei den einsatztauglichen diversen verfügbaren Makino-Systembaugruppen im Maschinenaufbau und in der Steuerungstechnik, und dies alles bei minimierter Aufstellfläche.

Maschinenaufbau

Makino hat einen hohen Eigenfertigungsgrad, alle Hauptbaugruppen kommen aus dem eigenen Hause. Im Aufbau der Maschinenstruktur entspricht die DA300 der größeren D500, wobei in der Auslegung der Hauptfocus bei hoher Produktivität, gepaart mit hoher Genauigkeit lag. Das Maschinenbett und auch die Ständereinheit sind eine GGG-Struktur und miteinander verschraubt. Das Bett trägt die verfahrbare Tischbaugruppe (X-Achse) mit der aufgebauten Dreh-Schwenkeinheit (C-, A-Achse).

An den steifen Ständer, der konstruktiv als Torbogen ausgeführt ist, in den dann die X-Achse einfahren kann, sind die Führungen der Y-Achse angeschraubt, die den Bearbeitungsschlitten tragen mit der verfahrbaren Hauptspindel (Z-Achse).

Das Herzstück der Maschine, der Drehschwenktisch, wird beim Schwenken (A-Achse) einseitig über einen Torquemotor angetrieben, und auch die Drehachse (C-Achse) ist mit einem Direktantrieb ausgerüstet. Beide Achsen sind sehr dynamisch und drehen mit 100 U/min (A-Achse) und 150 U/min (C-Achse). Die Abstützung des Dreh-Schwenktisches wird über ein Gegenlager mit steifer Kreuzrollenlagerung gewährleitet. Die Achsen können geklemmt werden, und verfügen auch in der Regelung über ansprechende Drehmomente, sodass sie als Vorschubachsen einsetzbar sind, und eine Leistungszerspanung auch im Simultanbetrieb sicherstellen.

Ein Hauptaspekt für Makino ist das optimale Temperatur-Management an der Maschine, um dem Anspruch der Genauigkeitsbearbeitung gerecht zu werden. Dazu sind in den Baugruppen diverse technologische Maßnahmen realisiert. Die thermosymmetrische Konstruktion und gezielte Maßnahmen an den Wärmequellen wirken der Wärmedehnung entgegen.

Im Bereich des Spindelsystems, bei den Achsantrieben werden die Kugelgewindetriebe (hohlgebohrte Wellen) und der Servomotorflansch gekühlt. Ebenso werden die Mantelhülsen der Direktantriebe rückgekühlt. Der Ständer und das Maschinenbett sind isoliert und so abgedeckt, dass Änderungen der Umgebungstemperatur einen geringen Einfluss auf das Maschinenverhalten haben. Die Arbeitsspindel nutzt das von Makino patentierte Spindelkühl- und Schmiersystem. Dieses System bietet durch Kühlöl in der rotierenden Spindel und in den Stator- und Lagerhüllenbereichen eine direkte Kühlung von außen und innen. Dies ist Basis für eine hohe Leistungsfähigkeit. Das zirkulierende Öl wird auch zur Schmierung in die Lagerringe eingespritzt, somit sind Temperaturstabilität und Lagerlebensdauer garantiert.

Automatisierung

Für die fünfseitige, fünfachsige Bearbeitung ist ein optimaler Zugang zum Werkstück, sowohl aus Sicht des Bedienpersonals als auch für die automatisierte Beschickung der Maschine äußerst wichtig. Für beide Aspekte bietet Makino mit der DA300, auch konzipiert für einen hohen Automatisierungsgrad in der Werkzeug- und Werkstückversorgung, diese Bedingungen. Der Bediener hat ergonomisch günstige Eingriffslängen zu Bedienpult, Werkzeugschnittstelle HSK 63 A und Werkstück.

Auf dem Arbeitstisch, der mit fünf Medienanschlüssen ausgestattet ist, sind jegliche Spanneinheiten platzierbar, beispielsweise Mehrfachspannvorrichtungen auch als Nullpunktspannsysteme. Zur automatisierten Beschickung kann ein Handling-Roboter eingesetzt werden, der aus einem Werkstückspeicher, als Regalsystem ausgeführt, die Werkstücke in die Spannvorrichtung belädt.

In der Maschine ist standardseitig ein Werkzeugmagazin mit 60 Plätzen vorhanden und der automatische Werkzeugwechsler (ATC) erreicht kurze Wechselzeiten (1,5 Sekunden Tool to Tool).

In der Werkzeugwechseleinheit, über einen Servomotor angetrieben, ist ein Sensor installiert (BTS, BrokenToolSensor), der den Zustand des Schneidwerkzeugs kontrolliert, gleichzeitig auch über eine kameraunterstützte Erfassung der gesamten Kontur des Werkzeugs eine Gewichtsermittlung macht, und damit die Verfahrgeschwindigkeit beim Wechsel vorgibt.

Bearbeitung

Beim Maschinen-Check wurde auf der DA300 die Bearbeitung einer Turbinenschaufel gezeigt, allerdings nur im Trockenlauf zur Demonstration der Dynamik der Maschine im simultanen Verfahren aller Achsen. Speziell im Umkehrpunkt an der Auslaufkante des Profils war dies eindrucksvoll dargestellt, durch sehr dynamische Umsteuerung in den Rotationsachsen.

Steuerung

Als Steuerung setzt Makino die PRO6 ein. Diese Steuerung basiert auf einer Hardware mit CNC-Teil von Fanuc TB310is, wobei Spindelmotor, die Servoantriebe inklusive den DD-Motoren und die Amplifier von Fanuc sind. Die praxisorientierte Bedienung und Bildschirmführung ist eine Makino-Entwicklung, wie auch die Werkzeugverwaltung mit dem Daten-Management. Die gesamte Werkzeugüberwachung mit Spindellast in Echtzeit, die Überwachungssystem-AC-Funktion, die Standzeitüberwachung und der Werkzeugwechsel ist Makino-Firmware.

Bedeutend in der Makino-Steuerungsentwicklung ist die Super-GI-(Geometrie-Intelligenz-)Bewegungssteuerung. Mit dieser Funktion ist es möglich, die Konturgenauigkeit und Oberflächengüte signifikant zu verbessern. Über vier anwählbare Modi kann das Toleranzband zur Endkontur gewählt werden. Die Produktivität beim Schruppen und die Genauigkeit bei der Fertigbearbeitung wird damit wesentlich beeinflussbar.

Eine weitere intelligente Funktion ist die Inertia­ActiveControl (IAC). Die IAC stellt auf Basis von Signalen aus den Servoantrieben die Beschleunigungswerte an den Achsantrieben optimal ein.

Der ‚Collision Safe Guard‘ ist in der Standardversion der Maschine enthalten, mit ihm wird in Echtzeit durch eine Look-ahead Funktionalität jegliche Kollisionsmöglichkeit im Prozess überwacht.

Der MPmax (Machine Productivity Maximizer), ein Tool in der Systemsteuerung, kann die gesamte Fertigung mit Makino-Maschinen transparent machen. Die Maschinenbelegungsplanung wird unterstützt, so dass Rüstprozesse optimiert werden können, was zu höheren Nutzungsgraden und somit zur Erhöhung der Produktivität führt.

Im ECO-Modus der Steuerung werden alle zum Betrieb nicht mehr benötigten Verbraucher abgeschaltet.

Service/TCO

Die Hotline im Service ist werktägig zwölf Stunden besetzt. 24 Stunden werden über den ‚follow-the-sun‘-Vertrag geboten, der den Anrufer zu Makino-Stand­orten zwischen Japan, Europa und Amerika durchschaltet. Auch die Wartungsverträge sind variantenreich, aus drei Stufen kann gewählt werden. Mit dem Wartungsvertrag erhält man einen Zusatz-Support über das Callcenter, um die Reaktionszeiten zusätzlich zu verkürzen.

Die Einsätze der Service-Techniker werden in die Datenerfassung (Innosoft) eingegeben und verarbeitet. In der Gewährleistungszeit und bei Kunden mit Wartungsverträgen werden systematisch Auswertungen gefahren, um die Ist-Kosten mit den kalkulierten Kosten der jeweiligen Maschinenserie zu vergleichen.