Vertikal öffnet neue Potenziale

- VTC 315 DS von EMAG - Interview mit Dr. Guido Hegener

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Schleifspezialisten sollten für die Zukunft umdenken, denn die EMAG Salach Maschinenfabrik GmbH setzt mit der VTC 315 DS auf das vertikale und simultane Schleifen von Wellen. Gegenüber dem klassischen Verfahren wird mit zwei gegenüberliegenden Schleifspindeln 4-achsig simultan gearbeitet wobei das Werkstück senkrecht gespannt ist. Der Vorteil: Die Normalkräfte heben sich auf und der optimale Zugang zum Werkstück wird ermöglicht.

Die jeweils beste Technologie für die Bearbeitung seiner Werkstücke nutzen, diese Möglichkeit hatte die EMAG bereits zur EMO 2007 mit der VTC 315 DS vorgestellt. Zur AMB 2008 nun präsentiert das Unternehmen die Weiterentwicklung zum 4-achsigen Simultanschleifen. Die Idee entstand durch die VTC-Plattform. Bereits im Jahr 2003 präsentiert EMAG erstmals ein 4-Achs- Vertikaldrehzentrum der VTC-Baureihe. Seit diesem Zeitpunkt wird die Maschinenserie kontinuierlich weiterentwickelt.

Trotz einiger Gemeinsamkeiten steht außer Frage, dass die VTC 315 DS im Wettbewerb zu klassischen horizontalen Zwei- und Vier-Achs-Schleifmaschinen steht. Dass man in Salach damit auch den eigenen „Klassikern“ den Boden abgräbt, sehen die Verantwortlichen allerdings nicht, da die Vertikalmaschine zumindest bislang eher für kleinere Losgrößen ausgelegt ist und damit für kurze Rüstzeiten und hoher Flexibilität. Bei höheren Stückzahlen ist die Einzweckmaschine derzeit noch die erste Wahl. Dennoch bringt das Vertikalkonzept in der Schleiftechnologie – speziell bei der klassischen Bearbeitung von Getriebewellen mit mehreren Lagersitzen – eine ganze Reihe Vorteile mit sich, beispielsweise im Aufbau: So sind an der Maschinenwand zwei unabhängig verfahrbare Kreuzschlitten montiert. Die Kreuzschlitten sind zweiachsig ausgeführt – mit X- und Z-Achse –, in diese sind die Schleifspindeln integriert. In der Mitte wird das Werkstück über einen im unteren Bereich festen Reitstock und oben über einen verfahrbaren Werkstückspindelkopf gespannt. So wird das Simultanschleifen von links und von rechts möglich. Dieser Aufbau schafft nicht nur eine ausgezeichnete Zugänglichkeit, sondern bringt gegenüber zweiachsigen Schleifmaschinen auch den Vorteil der Kraftabstützung. Das heißt, für gewöhnlich entstehet beim Schleifen der Hauptkrafteintrag auf das Werkstück über die Normalkräfte. Diese Normalkräfte sind meist um den Faktor drei bis vier höher als die Tangentialkräfte. Allerdings eliminieren sich die Normalkräfte durch die gegenüberliegende Anordnung der Schleifscheiben. Durch das gegenläufige Drehen der Schleifscheiben hebt sich auch das durch die Tangentialkräfte erzeugte Drehmoment auf. Besonders effektiv ist das bei Werkstücken, bei denen die Mitnahme nur über die Reibung im Zentrum auf der Werkstückspindelstock-Seite erfolgen kann. Für das Rüsten bedeutet das wiederum, dass in diesem Fall keine Spannmittel oder separaten Mitnahmevorrichtungen berücksichtigt werden müssen. Es wird nur noch die Spannweite verstellt und das Programm neu gestartet.

Präzision steht an erster Stelle

Zeiteinsparungen, Zugänglichkeit und Flexibilität sind sicher Faktoren, die heute bei jeder Werkzeugmaschine Voraussetzung sein sollten. Bei einer Schleifmaschine dagegen steht die Präzision meist an erster Stelle. Das ist bei der VTC 315 DS nicht anders. Eine Anforderung, die Dr. Guido Hegener, Geschäftsführer und verantwortlich für die Schleiftechnik in der EMAG Salach Maschinenfabrik GmbH, gelassen sieht: „Wir haben die Maschine ausgiebig gestestet und sogar mit unseren Horizontalmaschinen verglichen. Die Präzision ist ausgezeichnet. Der robuste und steife Maschinenaufbau mit dem Maschinenbett aus Mineralit® (Polymerbeton) und damit einer deutlich bessere Dämpfung als Grauguss bildet dabei die Basis für die notwendige Präzision. Aufgrund der Dimensionierung haben wir hier an einigen Stellen sogar eine höhere Steifigkeit als bei klassischen Schleifmaschinen gleicher Baugröße. Zudem konnten bei der Simultanbearbeitung hervorragende Ergebnisse erzielt werden.

Die Bedienerfreundlichkeit steht im Vordergrund

Auch wenn von der ursprünglichen Kombinationsbearbeitung der VTC 315 DS in einigen Bereichen umgedacht werden muss, konnten die Veränderungen nach Auskunft von Dr. Guido Hegener ohne große technische Schwierigkeiten umgesetzt werden: „Die Anpassungen bezogen sich unter anderem auf den vertikalen Einbau der Schleifspindeln sowie die Aufnahme und das Handling der Schleifscheiben. Zum Wechsel der Schleifscheiben musste beispielsweise eine spezielle Vorrichtung entwickeln, da durch den Aufbau der Maschine kein Kran eingesetzt werden kann.

Dieses Beispiel macht deutlich, dass für uns die Bedienerfreundlichkeit im Vordergrund stand.“ Für den Schleifscheibenwechsel wird eine Aufnahme mit einem Konus, ähnlich einem HSK eingesetzt. Weil man bei dem Maschinenkonzept ausschließlich auf CBN-Schleifscheiben setzt, ist diese Aufnahme sehr präzise. Mit den CBN-Schleifscheiben lassen sich sowohl das Einstechschleifen, Mehrfach-Einstechen und Längsschleifen realisieren wie auch verschiedene Schultern und Radien bearbeiten. Durch die genaue Aufnahme des Werkstücks minimiert sich auch das Abrichten, das bei den kostenintensiven CBN-Schleifscheiben ohnehin unwirtschaftlich wäre.

Mit der preiswerten Alternative in die Zukunft

Auch für die Bereich Messen, Automatisierung und Programmierung haben die Verantwortlichen aus Salach ihre Marktstudie sehr gewissenhaft betrieben und die Maschine dementsprechend ausgerüstet: In der Standardausstattung wird die VTC 315 DS mit einem Längsmesskopf zum Ausgleichen des Zentrumversatzes geliefert. Zusätzlich ist eine Messsteuerung zur In-Prozess-Messung auf der Maschine. Allerdings, und das favoritisiert Dr. Guido Hegener, ist auch eine Post-Prozessor-Messung möglich. Bei der Automatisierung setzt man bei EMAG auf einen Roboter, der die Werkstücke seitlich zuführt bzw. aus der Maschine holt. Und was das Programmieren angeht: Von dem Aufwand der Kraftabstützung bzw. des Links-/ Rechtslauf der Schleifscheiben merkt der Mann an der Maschine nichts. Im Gegenteil, mit der Siemens 840 D wird die Programmierung und Bedienung stark vereinfacht.

Bleibt abschließend festzuhalten: Mit der VTC 315 DS hat die EMAG eine Maschine geschaffen, die vor allem durch kurze Rüstzeiten, hervorragende Zugänglichkeit und Bedienerfreundlichkeit beeindruckt. Dass der geringe Platzbedarf und die kompakte Bauweise zudem eine preiswerte Alternative zu klassischen Schleifmaschinen sind, wird sicher auch zahlreiche Schleifspezialisten überzeugen. Allerdings soll das Maschinenkonzept und hier speziell das Simultanschleifen noch weiter ausgebaut werden. Zunächst hat man dabei an das Simultanschleifen von labilen Werkstücken und damit einer zusätzlichen Abstützung der Wellen gedacht. Dann wäre das Konzept sicher auch für eine Massenfertigung interessant.

Bild 1: Die VTC 315 DS – 4-achsiges Simultanschleifen von Wellen.

Bild 2: Gegenüber dem klassischen Verfahren wird mit zwei gegenüberliegenden Schleifspindeln 4-achsig simultan gearbeitet wobei das Werkstück senkrecht gespannt ist.

Bild 3: In der Standardausstattung wird die VTC 315 DS mit einem Längsmesskopf zum Ausgleichen des Zentrumversatzes geliefert. Zusätzlich ist eine Messsteuerung zur In-Prozess-Messung auf der Maschine. Allerdings ist auch eine Post-Prozessor-Messung möglich.

Bild 4:Die Vorteile des Simultanschleifen:
Synchronisierte Prozesse:
– Normalkräfte Fn,li und Fn,re heben sich auf

Gleichlauf- / Gegenlaufschleifen:
– bei synchronisierten Prozessen hebt sich das erf. Mitnahmemoment auf
– einfache Mitnahme über Zentrum möglich

Nebenbei bemerkt

Dr. Guido Hegener, Geschäftsführer verantwortlich für die Schleiftechnik in der EMAG Salach Maschinenfabrik GmbH: „Zu Beginn haben bei dieser Maschine einige Anwender sicher noch Berührungsängste, aber in einigen Bereichen werden wir mit unserem Konzept die klassischen Maschinen ablösen.

Interview mit Dr. Guido Hegener, Geschäftsführer verantwortlich für die Schleiftechnik in der EMAG Salach Maschinenfabrik GmbH:

Herr Dr. Hegener, zur EMO 2007 hat die EMAG die VTC 315 DS als konsequenten Weg zur Kombinationsbearbeitung beschrieben. Mit der neuen Maschine aber konzentrieren Sie sich ganz auf das Schleifen. Woher kommt der Drang zur Spezialisierung?

Wir wollen immer die beste Fertigungstechnologie anbieten. Daher entwickeln wir Maschinenkonzepte, die optimal an die jeweilige Bearbeitungsanforderung angepasst sind. Die VTC 315 DS mit zwei Schleifscheiben setzt an bei Werkstücken, die in mittleren Stückzahlen unter Einsatz der Schleiftechnologie hergestellt werden. Hier können aufgrund des Simultanschleifens die Bearbeitungszeiten wesentlich reduziert werden. Dieser Vorteil kommt besonders bei dünnen, labilen Werkstücken zum tragen. Zudem ist dieses System durch die einfache Mitnahme und die eingesetzte CBN-Technologie sehr flexible.

Sie setzen bei der Maschinen ausschließlich auf CBN-Schleifscheiben, die ja recht kostenintensiv sind. Wie rechnet sich das?

Das muss man natürlich anwendungsspezifisch betrachten. Grundsätzlich sind mit CBN höhere Zeitspanvolumina und kürzere Taktzeiten möglich.
Aufgrund der hohen Standfestigkeit von CBN sinken die Kosten pro Teil gegenüber der Bearbeitung mit Korundschleifscheiben. Zudem konnten wir durch die Konzentration auf die CBN-Technologie eine wesentlich kompaktere Maschine bauen. Mit Korundschleifscheiben wäre das nicht möglich gewesen.

Es ist die erste 4-achsige Vertikalschleifmaschine. Begeben Sie sich damit nicht auf recht dünnes Eis?

Bislang war der Markt hierfür sicher nicht reif. Unsere Marktstudien haben aber ergeben, dass speziell bei Getriebewellen der Bedarf da ist. Andererseits mangelt es den klassischen horizontalen Schleifmaschinen mit 4-Achs-Bearbeitung an der Zugänglichkeit, Bedienerfreundlichkeit sowie der kompakten Bauweise. Deshalb wollten wir hier unbedingt etwas tun. Das ist uns mit dem Vertikal-Konzept bestens gelungen und bei Werkstücken bis 700 mm Länge bauen wir äußerst kompakt.

Speziell beim Schleifen ist aber höchste Präzision gefordert. Eingefleischte Schleifer verbinden damit nicht unbedingt das Vertikal-Konzept.

Das mag schon richtig sein. Allerdings verstehen auch wir etwas vom Schleifen und unsere Mitarbeiter waren von der Präzision echt beeindruckt. Um aber die Schleifexperten unserer Kunden davon zu überzeugen, müssen wir aber freilich noch Überzeugungsarbeit leisten. Ich bin mir sicher, dass dies gelingen wird.

Kontakt:

EMAG Gruppen-Vertriebs- und Service GmbH
Mail: ohagenlocher@emag.com

www.emag.com