Wellenförmige Unterlegscheiben, Spiraldruckfedern, Tellerfedern... Die Liste erprobter Federn, die für eine Vielzahl von Anwendungen in Frage kommen, ist...
Mit welchen Herausforderungen müssen Hersteller von Werkzeugmaschinen heute umgehen? Helmut Maier überlegt nicht lange: „Sie werden immer komplexer, weil die Ansprüche der Fertiger konsequent zunehmen“, weiß der Leiter der Elektro- und Software-Entwicklung bei der Spinner Werkzeugmaschinenfabrik GmbH in Sauerlach, das etwa 20 Kilometer südlich von München liegt. „Hatte eine klassische Drehbank vor 50 Jahren in der Regel nur zwei Achsen, eine Spindel und einen Werkzeugträger, bauen wir heute Anlagen mit bis zu 15 Achsen oder Spindeln, drei Werkzeugträgern und bis zu 100 Werkzeugen.“ Anwender bearbeiten darauf oft sehr harte Materialien zu maßhaltigen Bauteilen und mit sehr guten Oberflächen, möglichst wirtschaftlich und produktiv. Mit diesen Anforderungen stiegen nicht nur die durchschnittlichen Spindeldrehzahlen und Achsgeschwindigkeiten stetig an. Haben Betriebe noch vor einigen Jahren Werkstücke in mehreren Arbeitsgängen auf unterschiedlichen Maschinen gefertigt, erledigen sie dies heute komplett auf einer Anlage und in einem Arbeitsgang. Und um besonders effizient zu produzieren, werden die Drehmaschinen häufig automatisch be- und entladen, damit sie zum Beispiel nachts oder an den Wochenenden mannlos weiterlaufen können. Die Spinner-Unternehmensgruppe zählt zu den wenigen Anbietern, die Anwendern sowohl Zerspanung als auch Automation aus einer Hand liefern. Denn neben der Werkzeugmaschinenfabrik gehören auch die Spinner automation GmbH in Markgröningen bei Stuttgart und ein Fertigungswerk in der Türkei zum Verbund. Mit etwa 550 Mitarbeitern stellt die Unternehmensgruppe an den drei Standorten über 1.000 CNC-Drehmaschinen, Bearbeitungszentren, Werkzeugschleifmaschinen und Automationslösungen im Jahr her. Mehr als 60 Prozent der Anwendungen werden weltweit in über 60 Länder exportiert. „Unsere Kunden kommen aus unterschiedlichen Branchen wie Automotive, Medizintechnik, Handwerk oder aus der Uhrenindustrie. Zahlreiche Maschinen sind in Forschungseinrichtungen und Ausbildungswerkstätten wie in Berufsschulen oder Universitätsinstituten im Einsatz“, beschreibt Helmut Maier.
Zusammenarbeit auf Augenhöhe
Bei der Herstellung der oft hochspezialisierten Bearbeitungszentren spielen Zulieferer für den Anbieter eine große Rolle. „Wir legen sehr viel Wert auf Qualität und Verlässlichkeit“, sagt Maier. „Das sind entscheidende Faktoren für unseren eigenen Erfolg.“ Denn der Maschinenbauer benötigt für seine Anlagen Komponenten, die genau die gewünschten Anforderungen erfüllen. Dabei arbeitet der Hersteller bevorzugt mit ausgewählten Mittelständlern auf Augenhöhe zusammen – zum Beispiel mit der Stöber Antriebstechnik aus Pforzheim. Den Auftakt machten vor einigen Jahren Servo-Motoren und -Antriebsmodule für Fräsmaschinen der Baureihe CM400. „Wir konnten ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis bieten und überzeugten mit dem technisch besten Gesamtkonzept für die Antriebe“, sagt Udo Cyrol, bei Stöber zuständig für den Vertrieb von Antriebs- und Automatisierungstechnik.
Was die Verantwortlichen der Werkzeugmaschinenfabrik ebenfalls an ihrem Zulieferer schätzen, ist die gute und schnelle Beratung. Das zeigte sich bei der Entwicklung der CNC-Universaldrehmaschinen der TC-Baureihe, die in vier Baugrößen erhältlich ist. Die größte Version ist die TC800. Die kompakte Revolver-Drehmaschine erreicht eine Drehzahl von 2.600 Umdrehungen in der Minute bei einer maximalen Leistung von 63 Kilowatt. Der Radial- oder Axialrevolver ist für bis zu 24 Werkzeuge ausgelegt. Zudem besteht die Option einer Y-Achse sowie einer Gegenspindel. Anwender können auf dieser Maschine Drehteile mit Durchmessern bis 800 und Längen bis 1.500 Millimeter fertigen. „Wir haben den Fokus auf eine leistungsstarke Zerspanung bei relativ niedrigen Spindeldrehzahlen gelegt“, beschreibt Maier. „Daneben soll die Spindeldrehzahl trotzdem kurzzeitig hoch genug sein können, um kleine Durchmesser mit ausreichender Schnittgeschwindigkeit bearbeiten zu können – und für ein präzises Feindrehen.“ Somit eignet sich die Maschine auch für die Stangenbearbeitung.
Nur ein Getriebe erforderlich
Um bei der Hauptspindel von der niedrigen auf die hohe Drehzahl zu wechseln und umgekehrt, war bisher zwar nur ein Schaltgetriebe verbaut – aber von zwei Herstellern. Grund dafür: das jeweilige Steuerungssystem, das der Anwender im Einsatz hatte. Denn damit kamen auch die Motoren von unterschiedlichen Anbietern – und wiesen verschiedene Abmessungen auf. Stöber als Hersteller und Entwickler antriebstechnischer Komponenten empfahl das Zweigang-Schaltgetriebe PS25. „Je nachdem welches Motorfabrikat angebaut werden muss, kann der Maschinenbauer die Getriebeschnittstelle mit einfachen Adapterteilen modifizieren und so, ohne doppelte Lagerhaltung, das Getriebe für den minutenschnellen Anbau an den jeweiligen Spindelmotor bereitstellen“, erläutert Cyrol. Diese Vorteile überzeugten auch den Werkzeugmaschinenbauer. Mit seinen zwei Schaltstufen eignet sich das Schaltgetriebe für die präzise Feinbearbeitung mit hoher Drehzahl sowie bei geschalteter Untersetzung mit Vervielfachung des Motormoments für eine große Zerspanleistung. Der Bediener kann einfach und prozesssicher per Steuerung zwischen diesen beiden Leistungsprofilen wechseln. Um diese Drehzahlen umzusetzen, verfügt das Getriebe in der ersten Schaltstufe über einen Direktgang. Mit der Übersetzung i = 1 sind Planetenträger und Planetensatz vollständig entkoppelt, und das Motormoment wird nahezu verlustfrei übertragen. Weil dadurch kaum Wärme entsteht, verbessert dies die Energieeffizienz deutlich. Beim Wechsel auf die zweite Schaltstufe stehen für die Grobbearbeitung und die Zerspanung harter Werkstoffe Übersetzungen mit i = 4 oder i = 5,5 zur entsprechenden Drehmomentvervielfachung zur Verfügung. Ein schrägverzahntes Planetengetriebe kommt zum Einsatz. Dies führt zu einem ruhigen Lauf bei hohem Wirkungsgrad und somit geringer Wärmeentwicklung.
Maschinenperformance erhöhen
Der Wirkungsgrad des Zweigang-Schaltgetriebes liegt bei über 95 Prozent. Damit eröffnen sich gleich mehrere Optionen: Der Anwender verringert bei unveränderten Drehzahlen die thermische Belastung der Maschine und spart Kosten für die Kühlung ein. Zudem kann er – ohne den Wärmeeintrag des Getriebes zu vergrößern – mit deutlich höheren Drehzahlen arbeiten als mit vergleichbaren Anlagen und so die Performance der Maschine steigern. „Mit unserer TC800 ist sogar das Hochgeschwindigkeitszerspanen möglich“, sagt Maier. Der Maschinenbauer hat mithilfe der Zweigang-Schaltgetriebe nicht nur eine effiziente Universal-Drehmaschine entwickelt. Er kann auch seine Lagerhaltung stark reduzieren. „Wir haben in Stöber einen zuverlässigen Partner gefunden, der uns qualitative Produkte schnell und pünktlich liefert“, resümiert Maier zufrieden. „Wir schätzen insbesondere auch die konstruktive Zusammenarbeit.“ In der Prototypenphase kam es zum Beispiel zu Schwingungen und Ausfällen an der Schaltmechanik. Die Techniker des Antriebstechnikspezialisten nahmen kurzerhand entsprechende Änderungen vor. Anschließend lief alles reibungslos. „Weil wir mit Stöber nur noch einen Ansprechpartner haben, erleichtert dies die Kommunikation. Das ist insbesondere im Anfangsstadium einer Entwicklung sehr wichtig. Den Wettbewerbern sind wir damit stets einen Schritt voraus“, sagt Maier. jg
Details zu den Zweigang-Schaltgetrieben von Stöber Antriebstechnik:
hier.pro/iwrzJ
„Der Wirkungsgrad des Zweigang-Schaltgetriebes liegt bei über 95 Prozent.“
