Die Trimill HC 2520 wiegt mehr als 78 t – ihre große Masse und die steife Bauweise ermöglichen eine Bearbeitung ohne Vibrationen. Da nur der Ram bewegt werden muss, ist die Maschine sehr dynamisch.
Die Aufgabe ist eine Herausforderung: Per Integralfräsen sollen unterschiedlichste Laufräder für Radialverdichter aus massiven Chromstahlrohlingen – meist kommt 1.4313 zum Einsatz – in Vergütungsstufen zwischen 800 und 930 gefertigt werden. Bestanden früher die Laufräder oft aus mehreren Komponenten, die miteinander verschweißt werden mussten, ist heute das Ziel, die Werkstücke komplett aus einem Rohling zu fräsen.
"Wir arbeiten hier sehr eng mit einem Partner in Bremen zusammen, der als zuverlässige verlängerte Werkbank agiert und mit dem wir auch partnerschaftlich Know-how austauschen", erklärt Klaus-Dieter Phillips, Teamleiter Großbearbeitung Fräsen bei MAN Diesel & Turbo Schweiz. "Die Herstellung von Laufrädern ist für uns eine Kernkompetenz. Deshalb ist unser Grundsatz,
Viele Späne: Der Förderer auf der Rückseite der Trimill hat bei MAN Diesel & Turbo Schweiz viel zu tun.
dass wir prinzipiell in der Lage sein müssen, in diesem Bereich alles in der eigenen Fertigung abzudecken."
Den Verantwortlichen war von Anfang an klar, dass nur eine Fräsmaschine in Gantry-Bauweise in Frage kommen kann. Beim Partner in Bremen waren in der Evaluationsphase bereits zwei kleinere Maschinen, ebenfalls in Gantry-Ausführung des gleichen Herstellers. "Dank der guten und offenen Zusammenarbeit erhielten wir wertvolle Tipps, auf was speziell bei der Spezifikation der Maschine geschaut werden muss", erläutert Philipps. "So achteten wir insbesondere auf einen ausreichend dimensionierten Werkzeugwechsler, eine Spindel mit größerem Drehmoment und ähnliches." Trimill offerierte, ausgehend vom Pflichtenheft, die Maschine "Horizontales HSC-Bearbeitungszentrum Trimill HC 2520". Diese Weiterentwicklung orientiert sich an den kleineren, in hohen Stückzahlen gebauten Typen der HC-Baureihe.
"Wir arbeiten sehr viel mit Tauchfrässtrategien – das erfordert auf der Maschine sehr große Verfahrwege, die es ermöglichen, dass die Fräswege deutlich außerhalb der Werkstücke beginnen", erklärt Philipps. "Wir wollen auf der neu zu beschaffenden Maschine Laufräder bis 1700 mm Durchmesser und bis zu 13 t Rohlingsgewicht bearbeiten. Dazu kommt die Option der Mehrmaschinenbedienung.
Meine Meinung
Die bei MAN Turbo & Diesel Schweiz gelebte Produktionsphilosophie einer hohen Performance bei gleichzeitig maximaler Prozesssicherheit erfordert eine groß dimensionierte und vor allem sehr stabile Maschine für die Laufradbearbeitung. Dass die Verantwortlichen ein Bearbeitungszentrum bestellt haben, das es seinerzeit noch gar nicht gab, zeugt davon, dass sie in die Maschinentechnik des tschechischen Herstellers ein hohes Vertrauen setzen. Und der Erfolg gibt ihnen nachhaltig Recht. Neben den reinen Maschinendaten konnten übrigens auch die Trimill-Monteure punkten – selten war bei MAN Turbo & Diesel Schweiz die Aufstellung eines Bearbeitungszentrums so reibungslos abgelaufen wie bei der Trimill HC2520.
Richard Pergler
Die Maschine verfügt über Verfahrwege in X, Y, Z von 2500 x 2000 x 1000 mm. Aufgrund des vorhandenen RAMs ist die Maschine sehr dynamisch, da nicht der ganze Ständer bewegt werden muss. Alle drei Linearachsen sind vierfach
Zerspanung in XXL: Die Werkstücke haben, je nach Art und Größe des Laufrades, eine Bearbeitungszeit auf der Trimill von bis zu 420 h.
geführt – der Antrieb der Z-Achse erfolgt per AC-Servomotor und eine beidseitig gelagerte Kugelrollspindel. In der Y-Achse erfolgt der Antrieb ebenfalls doppelseitig. In der X-Achse erfolgt die Bewegung über zwei AC- Servomotoren und beidseitig verspannte, spielfreie Zahnstangenantriebe.
Hydrostatischer Drehverschiebetisch
Der hydrostatisch gelagerte Rückle-Drehverschiebetisch lässt sich per W-Achse positionieren – dafür stehen 1500 mm Verfahrweg zur Verfügung. Der 2300 x 2300 mm große Schaltteller verträgt eine Tischbelastung von 50 t. Die Maschine wurde sehr massiv gebaut – sie bringt mehr als 78 t auf die Waage. So wurde beispielsweise das X-Achsenbett in Beton gegossen. Diese Stabilität sorgt für eine hohe Vibrationssicherheit – die ist für die Bearbeitung der Werkstücke auch notwendig.
Die Laufräder gibt es in unzähligen Varianten. "Die Werkstücke haben je nach Größe und Ausführungen eine Laufzeit zwischen 300 und 420 h", erklärt Philipps. "Die Zerspanrate ist hoch –
Der RAM der Z-Achse lässt genug Raum auch für weit auskragende Werkzeuge.
rund zwei Drittel des Rohlingsvolumens nehmen letztlich ihren Weg durch den dreifachen Späneförderer der Maschine." Die aufgrund der Tauchfrässtrategie verwendeten Werkzeuge haben eine Auskraglänge von bis zu 700 mm, sie werden zudem oft mit Verlängerungen verwendet. Die 35-kW-Fischer-Spindel der Trimill, die beim Schlichten bis 6000 min-1 dreht, entwickelt bereits bei 500 min-1 ihr volles Drehmoment von 800 Nm. Um die hohen Zerspankräfte sicher und spielfrei zu übertragen, wird die Planlage der SK-50-Werkzeuge zusätzlich mit vier M16-Schrauben fixiert.
Die Toleranzen liegen bei den Turbinenschaufeln bei ± 3 Zehntelmillimetern. "Das ist sehr präzise", erklärt Philipps. "Man muss schließlich bedenken, dass beispielsweise an den Enden der Turbinenschaufeln die hohen Spandrücke in der Bearbeitung zu spürbaren Auslenkungen der dort vergleichsweise labilen Werkstücke führen." Die Oberflächengüten liegen dabei im Bereich von Ra 1,6 – speziell Eintrittskanten und Radien am Schaufelgrund werden zusätzlich geschliffen und poliert.
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Tauchfräsen
Beim Tauchfräsen wird in erster Linie mit der Stirnseite des Werkzeuges gefräst. Dabei treten vor allem axiale Schnittkräfte auf, da die Vorschubbewegung axial erfolgt und die Zustellung eine Radialbewegung ist. Tauchfräsen kann speziell beim Schruppen eine interessante Alternative zum herkömmlichen Peripheriefräsen sein, da sich große Tiefen in einem Arbeitsgang erreichen lassen. Dabei sind in der Regel jedoch Werkzeuge mit großen Auskraglängen erforderlich, was von der Maschine eine hohe Steifigkeit verlangt, damit keine Vibrationen auftreten.
Die Maschine verfügt über eine innere Kühlmittelzufuhr bis 80 bar.
Der Werkzeugwechsler fasst bis zu 60 SK-50-Werkzeuge. Die Maschine ist mit KSS-Anlage und IKZ bis 80 bar ausgerüstet. Die Absaugung mit gezielter Frischluftzufuhr sorgt dafür, dass die Maschine weniger verschmutzt und dass der Bediener beim Öffnen des Arbeitsraums nicht erst durch KSS-Nebel gehen muss. Ein automatisch zu betätigendes Faltdach ermöglicht die einfache und sichere Beladung per Hallenkran. Eine Siemens Sinumerik 840 D sl sorgt für einfache Bedienung.
Von der zügigen Maschineninstallation war Philipps sehr beeindruckt: "Ich mache seit mehr als 40 Jahren Späne", erklärt er. "Aber das war der mit Abstand reibungsloseste Maschinenaufbau,
Die Laufräder werden in Zürich in beachtlichen Dimensionen gefertigt.
den ich erlebt habe." Auch sonst ist er mit der Maschine sehr zufrieden. Nur bei den Überwachungsmöglichkeiten hat er noch Wünsche an den Hersteller: "Die Maschine soll im mannarmen und mannlosen Betrieb arbeiten – da ist es speziell bei unseren lang laufenden wertvollen Werkstücken sehr wichtig, dass nichts passiert", erklärt Philipps. "Hier sind wir mit den Trimill-
Spezialisten jedoch auf einem guten Weg, und wir werden unsere gesetzten Ziele auch erreichen."
