Die Diskussion um die Vorteile der horizontalen beziehungsweise der vertikalen Bearbeitung geht in die nächste Runde. Die Schwäbische Werkzeugmaschinen GmbH (SW) schließt deshalb jetzt auf Kundenwunsch mit dem neuen Bearbeitungszentrum BA 322 ihr Portfolio für den Bereich der schweren Bearbeitung mit horizontaler Anordnung der Arbeitsspindeln. Einsatzgebiet wird die vier- und fünfachsige Bearbeitung von Stahl-, Guss- und Leichtmetallwerkstücken kleiner bis mittlerer Größen sein.
BA 322 steht für 300 mm Spindelabstand, zwei Spindeln und zwei Werkstücktische. Kurz und knapp umschreibt diese Typenbezeichnung die derzeit kleinste Baugröße für die schwere Bearbeitung bei SW. Ähnlich einem Mittelklassewagen überzeugt die neue Maschine in Produktivität, Energieeffizienz und Ressourcenschonung. Als sinnvolle Ergänzung zum erfolgreichen Einplatzmodell BA 321 deckt die BA 322 nun den Bereich zu größeren Werkstücken wie beispielsweise Radflansche oder Hydraulikventile oder selbst Turbolader ab. Gegenüber der BA 321 mit einer sehr einfachen Variante des Werkstückträgers, einem Spannbalken, lässt sich die BA 322 zur kompletten 5-Achs-Maschine aufrüsten. Das heißt, die BA 322 ist mit zwei Spindeln, einem speziell konzipierten Doppelschwenkträger und zwei- oder vierfach 5-Achs-Modulen auf die aktuellen Bearbeitungsanforderungen hochrüstbar. Die 5-achsige Bearbeitung nimmt heute in den SW-Märkten zirka 50 Prozent der Anwendungen ein. Das liegt in erster Linie daran, dass die Bauteile komplexer und in sich komplizierter werden. Die Produktion soll skalierbar sein und deshalb das Werkstück möglichst in einer Aufspannung bearbeitet werden. Und genau das sind die Einsatzbereiche der im SW-Stil aufgebauten BA 322. Das beginnt beim Monoblock, der sich bei den großen SW-Maschinen längst bewährt hat. Die Vorteile dieses praktischen Würfels sind, dass sich alle Baugruppen exakt, sauber integrieren lassen und die ganze Maschine problemlos am Kranhaken hängt. Hinsichtlich Stabilität und Dynamik minimiert das Prinzip der Monoblockbauweise die Durchbiegung und sichert einen optimalen Kraftfluss zwischen Bearbeitungseinheit und Werkstückträger. Die Dreiachseinheit ist für schwere Zerspanoperationen auf hohe Dämpfung ausgelegt, die Schlittenbauelemente sind aus Kugelgraphitguss hergestellt. Zwei Vorschubantriebe Y1/Y2 im Gantryverband mit direktem Absolutwegmeßsystem garantieren eine hohe Arbeitsgenauigkeit auch bei außermittiger Position der Spindeln.
Allerdings setzt SW auch mit der bereits erwähnten Energieeffizienz neue Maßstäbe. So wurde der Energieaufwand, der notwendig ist um den Schlitten von A nach B zu fahren durch eine Vielzahl von Maßnahmen minimiert. Dazu gehört unter anderem eine durch die Box-in-Box Bauweise systembedingte Senkung der zu bewegenden Massen. Für die bei dieser Bauart dominante Vertikalachse wird ein pneumatisches Gewichtsausgleichsystem mit großzügig dimensioniertem Speicher und maximal möglichem Kompensationsgrad eingesetzt. Das garantiert eine nahezu 100 – prozentige Energierückgewinnung. Neue Vorschubantriebe arbeiten mit niederen Drehzahlen als bisher. Dadurch wird nicht nur der Energiebedarf und die Geräuschemission eines Beschleunigungsvorgangs gesenkt, sondern auch durch die geringere Erwärmung des Gesamtsystems die Lebenserwartung der Kugelgewindetriebe deutlich erhöht. Diese Konzeption wurde erstmals zur EMO 2007 an der BA 321 vorgestellt und hat sich inzwischen mehr als bewährt.
Offen nach allen Seiten
Preiswert und effizient sollte das Bearbeitungszentrum werden. Dass dies gelungen ist, machen allein die integrierten Standards deutlich: Kühlmittelzufuhr, Plananlagenkontrolle, Hydraulikbaukasten oder die vollständig formschlüssige gesteuerte und verschleißarme Werkzeugaufnahme. Statt auf Kunststoff setzt man hier bei SW auf Feingusszangen aus hoch legiertem Stahl, die über einen Zylinder gesteuert werden und gleichzeitig überprüft wird, ob das Werkzeug auch wirklich richtig verriegelt ist. Die drei möglichen Magazingrößen sind über dem Zerspanungsraum angeordnet, werden einfach in den Monoblock gesteckt und sind so schnell erweiterbar. Der Werkzeugwechsel erfolgt im Pick-Up System. Die ungespannte Magazinkette wird mit einer Geschwindigkeit von bis zu 80 m/min in einer Kulisse geführt. Nachspannen garantiert unnötig!
Der Hydraulikbaukasten wird benötigt, weil SW ja nicht nur die Spannvorrichtungen mit vielen Spannelementen anbietet sondern diese auch entsprechend angesteuert werden wollen. In der BA 322 ist jede der beiden Werkstückspannvorrichtungen auf dem Doppelschwenkträger mit bis zu 8 Hydraulikleitungen, sowie zusätzlichen 5 Pneumatikleitungen über Drehverteiler ansteuerbar. Bei Maschinen dieser Baugröße eher ein Ausnahme. Die Grundhydraulik ist bereits in der Standardmaschine vorhanden, so dass nur noch die entsprechenden Ventilbausteine benötigt werden. Diese Beispiele belegen recht eindrucksvoll, dass man bewährte Baugruppen zu mehr Produktivität paaren kann. Auch alle Automatisierungslösungen sind umsetzbar. So können Werkstücke über den Doppelschwenkträger mit den zwei integrierten Rundachsen (Torqueantriebe) aus dem Arbeitsraum in ein Be- und Entladeposition geschwenkt werden. Der Be- und Entladevorgang sowie Hilfsfunktionen, wie beispielsweise das Waschen der Werkstücke und der Vorrichtungen oder eine Auflagekontrolle der Werkstücke erfolgt natürlich hauptzeitparallel. Beim Einsatz von Knickarmrobotern oder einer manuellen Beladung wird als Spritzschutz mit einer Winkeltür gearbeitet. Diese Lösung in Verbindung mit der BA 322 scheint besonders interessant, wenn aus speziellen Schubladenmagazinen mit entsprechenden Werkstückaufnahmen (Layern) be- und entladen wird. Für Portalbeladung steht eine modifizierte Frontpartie zur Verfügung. Während von oben das Portal die Werkstücke tauscht, hat der Bediener von der Frontseite uneingeschränkten Einblick.
Rasant in neue Dimensionen
In allen Achsen 75 m/min, Beschleunigung in Z von 1,5 g, in den anderen Achsen 1 g, das ist beim Einsatz von Kugelrollspindeln eine beachtliche Dynamik.
Die BA 322 hat zudem eine hohe dynamische Steifigkeit und kann mit einem Ruck von bis zu 300 m/s3 bei Kv = 4 betrieben werden. Für einen Mehrspindler ausgezeichnete Werte. Die Dynamik resultiert unter anderem auch aus einer speziell für SW entwickelten massearmen Synchron – Motorspindel. Ausgestattet mit einer Kernspindel mit sehr geringem Massenträgheitsmoment bringt das ein Drehmoment von 72 Nm und eine Leistung von 32 kW. Das wiederum ermöglicht eine Höchstdrehzahl von 17.500 min-1, die innerhalb von nur einer Sekunde erreicht wird. Daraus folgt eine nahezu konstante Span-zu-Span-Zeit über den gesamten Drehzahlbereich. Werte, die aber beispielsweise auch beim Gewindeschneiden von besonderer Bedeutung sind, denn hier muss die Drehrichtung sehr schnell reversierbar sein. Das Referenzgewinde M6x24 wird so mit einer Drehzahl von 5.000 min-1 in nur 0,9 Sekunden geschnitten.
Bei der Neuentwicklung der BA 322 stand aber noch ein weiterer Aspekt im Vordergrund:
Die Energie. Oder treffender, ein entsprechendes Energiemanagement für Betriebsarten wie Standby, Fertigungsbereitschaft oder Produktivbetrieb. Über komfortable Menüs lassen sich eine Vielzahl von Parametern durch den Anwender individuell anpassen. Dazu gehört beispielsweise das zeitverzögerte Abschalten der Sperrluftsysteme, das Absenken der Kühlleistung im Standby und die Bedarfssteuerung der Lüfter und Umwälzpumpen. Dieses Energiemanagement, das im Übrigen künftig auch bei großen Maschinen eingesetzt wird, übernimmt also nichts anderes als ein kontrolliertes Abschalten. Abschalten beziehungsweise vergessen kann man künftig auch das leidliche Thema der Werkzeugbruchkontrolle bei Werkzeugen in einem Durchmesserbereich von 0,8 mm bis ca. 6,0 mm. Ein spezielles von SW entwickeltes System ohne Optik, Licht oder Laser misst berührungslos das Vorhandensein der Werkzeugspitze während dem Werkzeugwechsel. Und das ohne, dass dabei die Span-zu-Span-Zeit nennenswert beeinträchtigt wird.
Alles in allem ist die BA 322, vor allem auch durch den möglichen Ausbau zur fünfachsigen Bearbeitung ein Bearbeitungszentrum, das einen weiten Bereich an Werkstückabmessungen und Geometrien abdeckt. Somit wird die BA 322 durch ihre Flexibilität mehr und mehr den Einsatz bei Lohnfertigern finden. Die Ergänzung eines Vierspindlers mit der Bezeichnung BA 342, ist bereits geplant und wird 2010 für mehr Wettbewerbsfähigkeit auch im Segment der Rundtaktmaschinen für kleinere Werkstücke sorgen.
Bild 1: Die BA 322 für den Bereich der schweren Bearbeitung mit horizontaler Anordnung der Arbeitsspindeln. Einsatzgebiet: Vier- und fünfachsige Bearbeitung von Stahl-, Guss- und Leichtmetallwerkstücken kleiner bis mittlerer Größen.
Bild 2: Große Auswahl: Drei verschiedene Magazingrößen sind über dem Zerspanungsraum angeordnet.
Bild 3: Der Arbeitsraum der BA 322: Zwei Spindeln, Fünf-Achs-Modul und Doppelschwenkträger.
Bild 4: Der Doppelschwenkträger mit zwei integrierten Rundachsen (Torqueantriebe) kann aus dem Arbeitsraum geschwenkt werden. Damit wird ein hauptzeitparalleles Be- und Entladen ermöglicht.
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