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Auf Präzision spezialisiert

: precisa


Die deutsche Industrie hat Hochkonjunktur – davon profitieren auch Zerspanungsdienstleister. Als Basis braucht es freilich einen entsprechend leistungsfähigen Maschinenpark. Ein Unternehmen, das seit Jahren kontinuierlich investiert ist die Heimberger GmbH...

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Ergonomisch, praktisch, gut: Dank großer Tür und schwenkbarer Okuma-Steuerung lässt sich die Multus sehr bequem bedienen.

Ergonomisch, praktisch, gut: Dank großer Tür und schwenkbarer Okuma-Steuerung...

...Eine der jüngsten Investitionen: Ein modernes Dreh-Fräs-Zentrum Multus B300 von Okuma. Damit fertigen sie seit gut einem Jahr für Kunden aus unterschiedlichsten Branchen komplexe Werkstücke in Kleinserien — komplett, mit zum Teil auf wenige µm genaue Präzision, flexibel, schnell und stückkostengünstig.

Die Fertigung von hochpräzisen Bauteilen hat bei der Heimberger GmbH eine lange Tradition. Seit den Anfängen im Jahr 1968 hat sich das Familienunternehmen durch fortlaufende Investitionen zu einem Lieferanten hochwertiger CNC-Dreh- und Frästeile entwickelt. Bereits seit 1975 werden NC-Maschinen eingesetzt. Und „1978 haben wir die erste CNC-Maschine angeschafft, eine vierachsige Okuma LC10-2ST mit Stangenlader“, erinnert sich Rainer Heimberger, der das Unternehmen gemeinsam mit seinen Brüdern Bernd und Thomas Heimberger führt.

Mit einem Maschinenpark von rund 50 verschiedenen CNC-Maschinen fertigt das Unternehmen heute ein facettenreiches Teilespektrum im typischen Stangen- und Langdrehbereich sowie Futterteile bis Ø 250 mm - zumeist zerspanungstechnisch wie qualitativ anspruchsvolle Präzisionsteile – etwa Komponenten für Präzisions-Gasmengenzähler.

In der inhaltlich imposanten Glasvitrine am Empfang des modernen Firmengebäudes in Oberderdingen (D) ringen Teile für die Automotive- und Maschinenbauindustrie Hydraulik- und Pneumatikanwendungen, die Medizin-, Mess- und Regeltechnik sowie auch Luftfahrt- und Raumfahrt um die Aufmerksamkeit des Betrachters. „Wir haben uns bei der CNC-Fertigung
ganz klar auf Präzision und Komplettbearbeitung spezialisiert“, betont Thomas Heimberger. Heimberger zerspant nahezu alle Materialien, bevorzugt in kleineren und mittleren Serien zwischen 50 und 5.000 Stück — einzelne Aufträge bis über 100.000. Jährlich fallen Späne in einer Größenordnung von rund 190 T Stahl, 63 T Aluminium und 28 T Edelstahl an.

Fortschritt statt Stillstand

Obwohl die Heimberger GmbH über einen modernen, in hohem Maße automatisierten Maschinenpark verfügt, behalten die drei Brüder den technologischen Stand der Dinge permanent im Blick. Und so verdichtete sich 2006 das Interesse an Maschinen für die Komplettbearbeitung und es ergab sich das Anforderungsprofil für eine Maschine, die mit Y- und B-Achse sowie einer hohen Anzahl Dreh-, Bohr- und Fräswerkzeugen beste Voraussetzungen für komplexe, anspruchsvolle Bohr- und Fräsoperationen außerhalb der Drehebene für Futterteile mit Durchmessern bis zu 250 mm bietet.

Die Wahl fiel schließlich auf die Okuma Multus B300. Ein erstes Plus: Heimberger konnte die Maschine dank ihrer sehr kompakten Bauweise problemlos ins „Hallenlayout“ und den laufenden Produktionsbetrieb integrieren. Vom Start weg wurden mit der Investition gleich mehrere Ziele erreicht — Aufträge, die trotz moderner Maschinen, bis dato mehrstufig auf bis zu vier Einzelmaschinen abgearbeitet wurden, erledigt das Dreh-/Fräszentrum in einem Durchgang. Das spart Liegezeiten, vereinfacht die Arbeitsorganisation, minimiert Rüstaufwand, senkt die Stückzeiten und rechnet sich auch bei kleinen Losgrößen. Andererseits habe man den Ausschuss bei komplexen Teilen mit hohen Genauigkeitsanforderungen, besonders bei Form- und Lagetoleranzen bezüglich mehrer Aufspannungen von 20 auf 0 Prozent verringert und damit die Kosten insgesamt nachhaltig gesenkt.

Nach einem Jahr Erfahrung mit der Multus B300 sieht Bernd Heimberger „Vorteile vor allem bei relativ kleinen Fertigungslosen bis 100 Stück.“ Die Laufzeiten der Teile variieren je nach Werkstück zwischen 15 Minuten und einer Stunde. Das Werkzeugmagazin bietet bis zu 40 Werkzeugen Platz. Das reicht selbst für
sehr komplexe Bearbeitungsprogramme aus, wobei sich durch den Einsatz von Multitool-Werkzeugen für Drehoperationen die Zahl der einsetzbaren Schneiden deutlich erhöhen lässt. Bei einem kompletten Werkzeugaustausch macht die Multus (je nach Werkzeugposition, z. B. zur Gegenspindel) nach sechs bis neun Sekunden wieder Späne. Trotz vorheriger Bedenken habe sich die HSK 63A-Schnittstelle auch bei Drehoperationen hervorragend bewährt. „Sämtliche Drehwerkzeuge inklusive der Multitools lassen sich ohne Einschränkungen einsetzen“, so der Geschäftsführer.

Thomas Heimberger schätzt vor allem die hohe Fertigungsqualität: „H7-Tolenzen sind mit der Multus kein Problem, in Einzelfällen drehen wir sogar H6 fertig. Und auch die Oberflächen sind topp, so erzielen wir mit der Multus z. B. bei Edelstahl Sensorkörpern Oberflächengüten besser Rt 2,5 µ, 40er Bohrung mit 200 mm Tiefe sowie eine Rautiefe besser 2 µm (wird durch Honen erreicht).“

Typisch Okuma

Rainer Heimberger: „Okuma baut einfach sehr solide, laufruhige und kraftvolle Maschinen. Bemerkenswerte, für Okuma typische, konstruktive Details sind z. B. kräftige, dreigeteilte vordere Spindellagerung mit zwei einreihigen Schrägkugellagern und einem Zylinderrollenlager.“ Beide Spindeln sind als Hohlwellenantrieb mit zweifachem elektrischem Vorgelege für kräftige Drehmomente bis 328 Nm bzw. 412 Nm ausgelegt. Die ebenfalls als Hohlwellenmotor ausgeführte Frässpindel leistet im Standard 11 kW, entwickelt ein max. Drehmoment von 66 Nm und gewährleistet in C 45 ein Zerspanvolumen von bis zu 360 cm³/min. Die Drehzahl liegt im oberen Bereich bei bis zu 6.000 min-1 – alternativ bei 16 kW bis 10.000 min-1.

Durch die Verwendung von Zylinderrollen-Wälzführungen wird auch bei hohen Verfahrgeschwindigkeiten (X/Z/Y 40/40/26 m/min) hohe Stabilität bei der Zerspanung sowie eine große Laufruhe erreicht. Ein sehr wichtiger Aspekt, denn hohe Steifigkeit und Dämpfung sind eine wesentliche Basis für beste Oberflächen und verlängern zusätzlich die Standzeiten der Werkzeuge. Die Y-Achse verfährt +/- 80, die B-Achse rotiert in 0,001°-Inkrementen
innerhalb 225°. Eine weitere wichtige Basis für überzeugende Bearbeitungsstabilität ist das hohe Maschinengewicht von 10.000 kg mit niedrigem Schwerpunkt. Gewichtskräfte der Baugruppen werden fast ausschließlich vertikal aufgenommen, massive Maschinenelemente befinden sich aus Stabilitätsgründen also innerhalb der Aufstellfläche ohne maßgeblichen Überhang einzelner Bauteile. Gesteuert wird die Multus B300 von der neuen PC-CNC Okuma OSP-P200. In der von Heimberger georderten Ausbaustufe mit Gegenspindel ist die Multus in 7 Achsen (X/Z/Y/B/W/CA/CB) interaktiv bzw. im Dialog für Dreh- und Bohr-/Fräsoperationen mit automatischer Arbeitsplanerstellung programmierbar.

Ein echtes Novum ist das integrierte Collision Avoidance System. Konsequent eingesetzt, reduziert das Kollisionsvermeidungs-System CAS die Einrichtzeiten besonders bei komplexen Bearbeitungen enorm. Thomas Heimberger: „Zudem können wir die standardmäßige Werkzeugbruch- und Verschleißüberwachung für sämtliche Werkzeuge - feststehend und rotierend - und für alle angetriebenen Achsen individuell einsetzen. Diese eingebauten „Sicherungen“ erhöhen unterm Strich die Produktivität und die Verfügbarkeit der Maschine.“

Präzision und Konzeption als Kriterium

Ein weiteres wichtiges Entscheidungskriterium war das Thermo-Friendly-Concept (TFC) der Multus B300. Es verleiht der Maschine eine hohe thermische Stabilität – das ist eine Grundvoraussetzung für gleichbleibend hohe Bearbeitungsgenauigkeit. Vor allem bei mehrschichtigem Betrieb und Schwankungen der Umgebungstemperatur ist ein berechenbares Wärmeverhalten Bedingung für stabile Prozesse und gleichbleibend hohe Qualität. OKUMA garantiert für die MULTUS B300 thermische Abweichungen unterhalb 10 µm. Die Heimberger GmbH erzielt deutlich bessere Ergebnisse, selbst dann, wenn sich die Umgebungstemperatur um bis zu 8° C ändert.

„Neben der hohen Flexibilität hat uns bei der Multus auch die mechatronische Gesamtkonzeption der Maschine überzeugt“, sagt Rainer Heimberger. Okuma baut seit Jahrzehnten sowohl Fräszentren
als auch Mehrachsdrehmaschinen – das sind beste Voraussetzungen für die Vernetzung dieser beiden zerspanungstechnisch sehr unterschiedlichen Welten zu einem ausgereiften Dreh-/Fräszentrum.


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Mit dem digitalen Prozess-Assistenten emcoNNECT von Emco sollen Arbeitsvorgänge effizienter gestaltet und die Zuverlässigkeit der Maschinen weiter erhöht werden. Wir sprachen mit Dr. Christian Klapf, Leiter Forschung und Entwicklung bei Emco, über die Vorteile und Möglichkeiten der neuen Software. Von Ing. Robert Fraunberger, x-technik
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