Komplettdrehen und Fräsen von bis zu 7 to. schweren Werkstücken

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1 Bild 1: Feiner Dreh mit 45 kw: Die als B-Achse schwenkbare Frässpindel (18,5 kw) der Okuma VTM-YB positioniert NC-gesteuert auf 0,001 genau. Beim Drehen wird die Frässpindel zusätzlich über ein Zahnringpaar geklemmt, was hohe Zerspanungsleistung ermöglicht. Komplettdrehen und Fräsen von bis zu 7 to. schweren Werkstücken Wie können sich Lohnfertiger vom Preisdruck entlasten? In dem sie Leistungen anbieten, die es nicht an jeder Ecke zum Schnäppchenpreis gibt. Zum Beispiel verspricht die präzise Komplettbearbeitung großer, schwerer Werkstücke Markt- und Wachstumspotential. Um die Chancen nutzen zu können, braucht es jedoch geeignete Maschinen, die auch nicht als Schnäppchen zu haben sind. Die Investkosten gehen leicht an und auch über die Millionen Euro Grenze. Nur wenige Lohnfertiger haben entsprechende Liquidität oder Bonität. Weshalb sich Lohnfertiger Knäpper Metallbau in Unna für den Mietkauf einer Okuma VTM-200YB entschied und seit Mai 2009 mit dem ersten von Hommel CNC-Technik in Deutschland ausgelieferten Exemplar einfache wie komplexe Maschinen- und Anlagenbauteile, Zahnräder für Windkraftanlagen, Flansche und Fittings, bis mm Durchmesser und mm Höhe in maximal 2 Aufspannungen rundum komplett dreht, fräst und bohrt flexibel, präzise und schnell. Der Knäpper Metallbau in Unna hat sich seit der Gründung im Jahr 2000 von einem Lohnfertiger für leichte Dreh- und Bohrarbeiten kontinuierlich zu einem reaktionsschnellen CNC-Fertigungspartner für rund 30 feste Kunden in der Region entwickelt. Für die Investition in neue Maschinen waren und sind vor allem sich häufende Kundenanfragen der Qualität Könnt ihr so etwas wichtige Hinweise darauf, wo für die 10 Mitarbeiter auch morgen noch lohnenswerte Aufträge zu erwarten sind. Die Bearbeitung von großen, schweren Werkstücken ist so eine wiederkehrende Nachfrage. Problemlöserqualitäten Unternehmensgründer Rolf Knäpper: Bei einfachen Teilen sprechen wir schon seit einigen Jahren fast nur noch über Preise; es sei denn der Kunde benötigt das Teil sofort. Dafür gibt es immer noch einen Bonus. Neben Schnelligkeit honorieren die Kunden Problemlöserqualitäten. Dazu gehört die mechanische Bearbeitung von Großteilen. Das oft als Einzelteile oder in kleinen Losen. Viele Unternehmen haben anscheinend nicht die Stückzahlen um die Investition in geeignete Maschinen zu rechtfertigen und vergeben die Bearbeitung nach außen. Wir haben hier eine Karusselldrehmaschine. Die ist seit Jahren konstant sehr gut ausgelastet und immer wieder ein Engpass. Außerdem ist bei mm Drehdurchmesser Schluss. Um den Engpass zu beseitigen und sich zudem für buchstäblich noch größere Aufträge zu empfehlen, ging Rolf Knäpper 2008 auf die Suche nach einer neuen Maschine. Grobes Fahndungsraster : Arbeitsbereich 2 x 1,5 m², Ladevolumen mindestens 4

2 Bild 2: Rolf Knäpper, Unna: die Bearbeitungsmöglichkeiten sind vielseitig und die Präzision ist beeindruckend. Bild 3: Patrick Marx, Projektierer Hommel CNC-Technik, Köln: bietet die Okuma OSP-P200 ab Werk zahlreiche Komfortfunktionen Info: Knäpper Metallbau Die Firma Knäpper Metallbau wurde 2001 gegründet und fokussiert heute mit 10 Mitarbeitern auf die Lohnfertigung von Präzisions-Dreh- und Frästeilen aus Stahl, Edelstahl, Bunt- und Leichtmetallen sowie Kunststoffen. Der Maschinenpark ermöglicht die Bearbeitung von Teilen mit Abmessungen bis Durchmesser mm x mm Länge sowie Gewichten bis kg. Für die Übernahme von CAD- Daten sowie die NC-Programmierung komplexer Geometrien und insbesondere von 3D-Konturen verfügt das Unternehmen über ein CAM-System. Bild 4: Die Okuma-eigene CNC-Steuerung OSP-P200 unterstützt Anwender durch Dialog-Programmierung und viele intelligente Funktionen kg, 5-Achsig-CNC-gesteuert, Möglichkeit zu leistungsorientiertem Drehen und Fräsen mit entsprechend großem Werkzeugmagazin sowie möglichst hohe, reproduzierbare Bearbeitungspräzision, denn auch das ist ein Trend. Außerdem stellen die angelieferten Rohteile alleine schon einen Wert dar, der keine Bearbeitungsfehler toleriert. Bei seiner Suche stellte Knäpper schnell fest: Auf dem Markt gibt es zwar jede Menge 5-Achsige Dreh-Fräszentren, aber nur wenige mit dem gewünschten Arbeitsbereich. Dann habe ich nach Sondermaschinen recherchiert. Fündig wurde er bei einem russischen Anbieter. Preis für den maschinenbaulichen Maßanzug: gut 1 Millionen Euro. Problem: Wer soll das bezahlen. Die angefragten Banken jedenfalls wollten es nicht. Knäpper konnte das sogar verstehen. Eine Sondermaschine ist für Branchenfremde keine annehmbare Sicherheit. Um die Geschichte abzukürzen. Wie bei jedem echten Herzenswunsch, ließ auch hier die Erfüllung nicht lange auf sich warten. Sie kam im Juli 2008 in Gestalt eines Vertriebsmitarbeiters der Kölner Hommel CNC-Technik durchs Firmentor an der Heisenbergstraße 5. Der hatte nicht nur Infomaterial über die neue Okuma VTM-Baureihe im Gepäck, sondern auch noch eine überzeugende Lösung parat, wie die Investsumme in Höhe von knapp 1 Millionen Euro für das bestens mit sinnvollen Optionen bestückte Dreh- Fräszentrum Okuma VTM-200YB für Knäpper zu Schultern sei nämlich via Mietkauf über 5 Jahre. Die Monatsrate inkludiert eine Feuerversicherung und ist so bemessen, dass sich die Investition bei einer einschichtigen Auslastung rechnet. Da insbesondere bei großen, komplett zu bearbeitenden Teilen die Laufzeit der NC-Programme nicht selten mehrere Schichten in Anspruch nimmt und diese mannlos abgearbeitet werden können, bietet das Drehzentrum ein hohes Wertschöpfungspotential. Ferner bedeutet Mietkauf, dass die Maschine mit Ausgleich der letzten Rate Eigentum wird. Angesichts der allgemein hohen Werthaltigkeit von Okuma-Maschinen gehören somit der Restwert und insbesondere der verbleibende Nutzwert zu einer gesamtheitlichen Kalkulation zwingend berücksichtigt. Unternehmerischen Mut braucht es bei solchen Summen natürlich trotzdem. Zumal in Deutschland zu dem Zeitpunkt noch keine Okuma VTM-200YB Späne machte. Lediglich in der Schweiz hatte ABB von der neuen Baureihe zwei kleinere VTM-120YB im Einsatz. Knäpper: Die Beratung und die Projektbetreuung durch Hommel ist wirklich sehr professionell und plausibel. Ich habe mir aber trotzdem erst noch die Maschinen in der Schweiz angesehen. Der Besuch dort hat mich dann restlos überzeugt. Und auch die Bonitätsprüfung für den 6

3 Mietkauf gab nach einer Woche grünes Licht. Geliefert und installiert wurde das 42 t. schwere, super solide konstruierte Dreh- Fräszentrum im Mai Die Automatiktür gibt den Weg frei für die Drehbearbeitung von Werkstücken bis 2m Durchmesser und 1,4 m Höhe. Von den zahlreichen Optionen orderte Knäpper eine 4 Backen Planscheibe in Vollstahlausführung für Ø mm. Die maximale zulässige Tischbeladung ist mit kg angegeben. Als weiteres Extra wurde die Kühlmittelzufuhr durch die Frässpindel integriert, die bei 40 bar 20 l / min direkt an die Werkzeugschneide bringt. Zur umfangreichen Ausstattung der für konstant hohe Bearbeitungspräzision ausgelegten OKUMA VTM-200YB gehören weiters eine 45 kw Hauptspindel mit elektrischem Getriebe die bis 400 U / min dreht, ein Drehmoment von maximal Nm entwickelt sowie als C-Achse auf 0,001 genau positionierbar ist. Eine Bearbeitungsspindel, die als B-Achse in 0,001 Schritten in einem Bereich von + 15 bis schwenkt und die Werkzeuge mit MAS BT50 BIG-PLUS-Schaft mit 18,5 kw auf bis zu U / min beschleunigt. Das maximale Drehmoment von 175 Nm ermöglicht den durchzugstarken Einsatz auch großer Fräser und Bohrer. Beim Drehen wird die Werkzeug spindel über das in 5 Inkrementen indexierendes Zahnringpaar gleichermaßen präzise wie rigide lagearretiert. Das gut zugänglich platzierte Werkzeugmagazin bietet Platz für bis zu 36 Tools, wobei Knäpper einen Platz für einen Messtaster reserviert hat, der In-Prozess- Messungen ermöglicht, inklusive der automatischen Korrektur bei Abweichungen durch die Okumaeigene CNC-Steuerung OSP- P200. Hierzu gleich noch mehr. In den Linearachsen dämpfen großzügig dimensionierte Flachführungen selbst bei ruppigen Bearbeitungsoperationen entstehende Vibrationen auf ein qualitativ unbedenkliches Niveau. Konstruktiv markant ist auch der Bild 5: Die Bearbeitungsspindel beschleunigt auf bis zu U/min. Das maximale Drehmoment von 175 Nm ermöglicht den durchzug - starken Einsatz auch großer Fräser, Bohrer und Gewindeschneider Bild 6: Die Hauptspindel der Okuma VTM-200YB (zylindrische Aufnahme Ø 380 mm), leistet 45 kw, entwickelt Nm und dre ht bis zu 400 U/min 7

4 Ausstattung der OKUMA VTM-200YB Bild 7: Die Okuma-eigene Steuerung OSP-P200 ist so platziert, dass Bediener und Einrichter durch das Fenster der Seitentür den Arbeitsraum im Blick haben. Im Vorbau rechts sind ein Magazin für 36 Werkzeuge sowie der NC-gesteuerte Wechsler untergebracht mechanische Gewichtsausgleich für die Y / Z / B Achsen, durch den die Z-Achse gewichtsent lastet wird und schneller verfährt. Trotz der zu bewegenden Massen beschleunigen die Okumaeigenen digitalen Antriebe die X-, Y-und Z-Achse auf imposante Geschwindigkeiten. Für die µ-genaue Positionierung sorgen hier die ebenfalls Okuma-eigenen Linearmaßstäbe Absoscale. Das japanische Traditionsunternehmen OKUMA überzeugt nicht nur durch einen sehr soliden, Bild 8: Die Steuerungsfunktion Harmonische Drehzahlschwankung sorgt beim Plandrehen für perfekte Oberflächen. hoch präzisen und langlebigen Maschinenbau sondern setzt insbesondere mit der eigenen CNC-Steuerung OSP-P200, eigenen Antrieben und eigenen absoluten Achsmesssystemen (seit 1963!) immer wieder Maßstäbe, die insbesondere im Heimmarkt vielfach ausgezeichnet wurden. Hierzu gehören zum Beispiel das Thermo Friendly Concept (TFC), das Collision Avoidance System (CAS), die Hochgeschwindigkeitsfunktion (Super-Nurbs),, bis hin zum Machining Navi, einer Funktion zur Prozessoptimierung und Steigerung der Produktivität durch Beseitigung und Vermeidung von Vibrationen. Durch den gesamtheitlichen Entwicklungsansatz kann Okuma als einziger Werkzeugmaschinenhersteller weltweit Mechanik, Hardware, Sensorik und Software ohne Kompromisse im eigenen Haus perfekt auf die Anforderungen aus der Praxis anpassen. Die aktuelle CNC-Generation OSP-P200 vereinigt höchste Betriebssicherheit mit vorbildlichem Bedienkomfort: So läuft der eigentliche CNC-Betrieb unter dem OKUMA-eigenen Echtzeitbe- Serienausstattung Hauptspindel mit zylindrischer Aufnahme Ø 380 mm, 45 kw, Nm, 400 U/min C - Achse 0,001 positionierbar Schwenkbare Bearbeitungsspindel 0 bis -90 (B-Achse) Bearbeitungsspindel MAS BT50 BIG-PLUS, 18,5 kw, 175 Nm, /min Bearbeitungsspindel wird während der Drehbearbeitung über ein Zahnringpaar lagearretiert Werkzeugwechsler mit 36 Magazinplätzen (NC-Achse) Mechanischer Gewichtsausgleich für Y / Z / B Achsen (für höhere Verfahrgeschwindigkeiten in der Z-Achse und zur Gewichtsentlastung der Z-Achse) Linearmaßstäbe Absoscale für die X / Y / Z-Achsen Türautomation Schraubenlinieninterpolation (Gewindefräsen) Harmonische Drehzahlschwankung durch periodische Drehzahländerung One-Touch-Programmierung Zusatzausstattung bei Anwender Knäpper: B-Achse in 5 Inkrementen über ein abhebbares Zahnringpaar indexierbar und zusätzlich über NC in 0,001 Inkrementen positionierbar (Schwenkbereich vergrößert sich auf 120 ) 4 Backen Planscheibe, Ø mm, in Vollstahlausführung Kühlmittelzufuhr durch die Frässpindel, Druck 40 bar, 20 l/min In-Prozess-Messen Weitere Optionen: Kraftspannfutter 2- oder 3-fach Palettenwechsler Kühlmittelhochdruck bis 70 bar Frässpindel mit U/min Werkzeugmagazine für maximal 120 Werkzeuge triebssystem Volante und parallel dazu, jedoch auf Prozessorebene eng verzahnt, Windows XP Die Okuma OSP-P200 eröffnet so den Einsatz von Windows-Programmen wie Excel oder Internetexplorer in der Werkstatt. Über eine Windows-API lassen sich sogar Fremdapplikationen, wie die Bedienoberfläche von Robotern und auch eigene Softwarelösungen in die OSP vollständig integrieren. Die Netzwerkinstallation 8

5 Bild 9: Knäpper hat einen der 36 Werkzeugplätze für einen Messtaster reserviert, der In-Prozess-Messungen ermöglicht, inklusive der automatischen Korrektur von Sollabweichungen durch die Okumaeigene CNC-Steuerung OSP-P200 ist so einfach wie beim herkömmlichen PC. Viele Zusatz-Funktionen sind per plug-and-play über 2 standardmäßige USB 2.0-ports ohne weitere Software möglich, so zum Beispiel der Anschluss einer Maus, eines digitalen Messschiebers oder Barcodescanners. Bemerkenswert für eine CNC ist auch der 15"-XGA-TFT Touch- Screen, der die Bedienung mit Finger oder Stift ermöglicht, wie bei einem PDA. Laut Patrick Marx, Projektierer, Hommel CNC-Technik, Köln, bietet die Okuma OSP-P200 ab Werk zahlreiche Komfortfunktionen sowie viele hilfreiche Zusatzoptionen wie etwa Funktionen für das Exzenter-Fräsen, Abwälzfräsen, Gewindeschneiden mit variabler Drehzahl, harmonische Drehzahlschwankung, Hochgeschwindigkeitsbearbeitung mit Vorschubanpassung nach Toleranzvorgabe, Automationsmodule und vieles mehr. Bei der VTM-YB in Unna sind zum Beispiel Funktionen, wie Schraubenlinieninterpolation für das Gewindefräsen, die Harmonische Drehzahlschwankung für perfekte Oberflächen beim Plandrehen, die Schrägenbearbeitung und natürlich die Dialog-Programmierung mit automatischer Arbeitsplanerstellung im Einsatz. Rolf Knäpper: Es gab zwar ein paar Kinderkrankheiten, wie eine undichte Tür, aber insgesamt ist die Maschine wirklich eine hervorragende Wahl. Die Bedienung ist top, die Bearbeitungsmöglichkeiten sind vielseitig und die Präzision ist beeindruckend. Absolut miserabel war indes die just mit der Inbetriebnahme sich voll auf die Industrie auswirkende Weltwirtschaftskrise. Knäpper: Wir haben mit der VTM-YB im Krisenjahr 2009 definitiv kein Geld verdienen können. Es kamen einfach zu wenig passende Aufträge rein. Info: Hommel-Gruppe Die Hommel Gruppe feierte in 2008 ihr 130-jähriges Bestehen und gilt rund 300 Mitarbeitern davon 250 Vertriebsingenieure, Zerspanungsspezialisten und Servicetechniker als erfolgreichste Beratungs-, Vertriebsund Servicegesellschaft für Werkzeugmaschinen in Deutschland. Das Lieferprogramm der Hommel Gruppe umfasst CNC-Werkzeugmaschinen Okuma, Sunnen, Quaser, Lico, Nakamura Tome, Hwacheon, Romi sowie der Eigenmarke UVA-Unverzagt. Hinzu kommen darauf basierende, gesamtverantwortlich realisierte Fertigungssysteme und Automationslösungen. Der Neumaschinenvertrieb mit Technologie- und Finanzierungsberatung, der sich daraus ergebende Handel mit Gebrauchtmaschinen, sowie der bestens koordinierte After Sales Service ist in vier eigenständigen, aber vollständig vernetzten Gesellschaften organisiert. Insgesamt betreut die Hommel Gruppe bei ihren Kunden mehr als Maschinen mit passgenauen, profitablen Lösungen für die wirtschaftliche Zerspanung. Aber die anspruchsvollen Teile, die wir darauf gefertigt haben, waren sicher eine gute Werbung für unser Leistungspotential. Seit ein paar Monaten nimmt die Zahl der Anfragen wieder zu und die Maschinenauslastung steigt. Autor: Dipl.-Ing. Klaus Dieter Hennecke, Olpe Bild 10: Werkstücke wie diese Aufspannplatte erfordern neben präziser Drehbearbeitungen jede Menge Fräs- und Bohroperationen und sind ideales Futter für die Okuma VTM-200YB Bild 11: Die Okuma VTM-200YB bietet Platz für das Komplettbearbeiten von Werkstücken bis Durchmesser mm und mm Höhe. Maximales Ladegewicht kg (Werkbilder: Hommel/Hennecke) 10