Qualitäts- und Effizienzvorteile durch Komplettbearbeitung von rotationssymmetrischen Werkstücken

 

Die Funktionsintegration ist- neben Modularisierung und Downsizing - einer der wichtigsten Trends der Maschinenkonstruktion, denn sie ermöglicht eine deutliche Senkung der Investitions- und Betriebskosten. Die Integration mehrerer Bearbeitungsschritte ist allerdings nicht nur ein probates Mittel, dem herrschenden Kosten- und Preisdruck zu begegnen: Dass durch sie - gerade bei der Bearbeitung großer Werkstücke- auch signifikante qualitative Vorteile realisiert werden können, zeigt ein junges Beispiel aus der NILES-SIMMONSHEGENSCHEIDT- Unternehmensgruppe (NSH).

 

 

Spezialist für spanende Materialbearbeitung

 

Die NSH ist weltweit für die Herstellung hochwertiger Spezialwerkzeugmaschinen für mobilitätsorientierte Industrien wie Luft- und Raumfahrt, Automobilbau oder die Eisenbahnindustrie bekannt. Daneben gehören Maschinen- sowie Werkzeug- und Formenbauer zu den Abnehmern der Gruppe. Die NSH zählt sich zu den dreißig weltweit größten Werkzeugmaschinenherstellern, beschäftigt heute ca. 1.500 Mitarbeiter und erzielt einen Jahres- --SCHLEIFEN+ POUEREN 5/2014 umsatzvon 310 Mio. Euro. Traditionell besteht die Kernkompetenz der zugehörigen Unternehmen in der Herstellung von Maschinen für spanende Verfahren wie Fräsen und Drehen. Bis vor kurzem war dagegen keine Expertise im Bau von Werkzeugmaschinen mit geometrisch unbestimmter Schneide vorhanden. Vor dem Hintergrund permanent steigender Qualitätsund Effizienzanforderungen sehen sich allerdings auch die Anwender von NSH-Technik zunehmend mit dem Bedarf an höheren Oberflächengenauigkeiten konfrontiert. Gerade in Maschinenbau und Antriebstechnik hängen Energieverbrauch und Lebensdauer signifikant von den tribologischen Eigenschaften dynamischer Bauteile ab. Durch eine genauere Fertigung verringern sich außerdem die Schwingungen beim Lauf von Spindeln, wodurch sich neue Spielräume zur Leistungssteigerung bzw. Drehzahlerhöhung eröffnen. Deshalb hat die NSH mit der WEMA Glauchau im Mai 2013 ein Unternehmen mit dezidierter Schleifexpertise integriert. Die WEMA Glauchau ist eine der ältesten noch existierenden Maschinenbaufabriken _Deutschlands, ihre Wurzeln gehen zurück bis ins Jahr 1883. Seit 1928 produziert das Unternehmen Schleifmaschinen, vor allem für die Herstellung von Arbeitsspindeln und Wälzlagern im Maschinenbau. Das kürzlich neu strukturierte Portfolio der WEMA setzt sich aus fünf modularisierten Maschinenkonzepten zusammen, die jeweils in den Bearbeitungsgrößen bis 300, 600 oder 1.000 mm Werkstückdurchmessererhältlich sind und anwenderindividuell angepasst werden. Neben einer Innen-, einer Plan- und einer Wälzlagerschleifmaschine wird eine Universalschleifmaschine angeboten, mit der alle relevanten Schleifarbeiten in einem Arbeitsgang durchgeführt werden können. Neuestes Produkt und marktreif seit 2014 ist das innovative Schleifbearbeitungszentrum SBZ für mittlere und große Werkstücke. Mit diesem Maschinenkonzept spielt die WEMA die derzeitigen Möglichkeiten der Funktionsintegration maximal aus.

Drei Marktanforderungen: Universalität, Qualität, Produktivität

Das SBZ der WEMA ermöglicht die Komplettbearbeitung von Teilen mit bis zu 820 mm Durchmesser und 2.000 mm Länge in nur einer Aufspannung. Die Besonderheit liegt darin, dass neben Schleifarbeiten auch Bearbeitungen mit geometrisch bestimmter Schneide ausgeführt werden können. Vom Spindelrohling bis zum fertigen Werkstück werden so alle Bearbeitungsschritte mit rotierendem Werkzeug in nur einer Maschine vollzogen. Mit diesem Maschinenkonzept begegnet die WEMA Glauchau drei wesentlichen Anforderungen des Marktes: Die universellen Möglichkeiten des SBZ gehen mit einer deutlichen Platzersparnis und der Reduktion von Personalkosten einher. Die Bearbeitung in nur einer Aufspan- - SCHLEIFEN + POLIEREN 5/2014 nung resultiert in einer erhöhten Werkstückqualität, denn mit dem Wegfallen des Umspannens wird eine der wichtigsten Fehlerquellen in der spanenden Materialbearbeitung ausgeschaltet. Das Ergebnis ist eine sehr hohe Präzision, die das Leistungspotenzial des Werkstücks deutlich steigert. Darüber hinaus erhöht sich auch die Produktivität des Prozesses. Denn das entfallende Umspannen und der automatisierte Werkzeugwechsel minimieren die Rüst- und Stillstandzeiten, verbessern den Arbeitsfluss und reduzieren Kosten. Diese wichtigen Vorteile der Komplettbearbeitung werden mit dem SBZ der WEMA Glauchau erstmals auch für mittlere und große Teile verfügbar.

 

 

Materialbearbeitung mit dem SBZ

 

Das Bearbeitungsspektrum des SBZ ist sehr breit: Die Maschine bietet alle relevanten Funktionen vom Innen- und Außen- sowie Planschleifen bis hin zu verschiedenen Sonderschleiffunktionen wie zum Beispiel Gewinde- oder Polygonschleifen. Weiterhin sind vollwertige Kapazitäten zum Bohren, Gewindeschneiden, Ausspindeln, Reiben und für andere spanende Bearbeitungen integriert. Der eingebaute Werkzeugwechsler verfügt über 80 Plätze und ein automatisches Werkzeugerkennungs- und Bruchüberwachungssystem - Schwesterwerkzeuge werden bei Verschleiß oder Bruch automatisch eingewechselt. Das Werkstück wird durch eine Spezialspannvorrichtung bestehend aus einem automatischen Kraftspannfutter, einem Reitstock und einer selbstzentrierenden Lünette stabilisiert. Diese Ausstattung ermöglicht eine hochgenaue und effiziente Dreiseiten-Bearbeitung von Spindeln und Pinolen mit bis zu 820 mm Durchmesser. Auch die notwendig höhere Komplexität des Bearbeitungsvorganges kann durch die herstellereigene Spezialsoftware einfach gehandhabt werden: Das integrierte System WoP Glauchau verfügt über eine transparente Menüsteuerung, durch die sich die Maschine selbst ohne CNC-Kenntnisse sehr einfach und sicher bedienen lässt.

 

 

Die Vorteile in Zahlen

 

Durch die Funktionsintegration sowie permanente Genauigkeitsmessungen liefert das SBZ deutliche Produktivitäts- und Qualitätsvorteile bei der Bearbeitung großer Arbeitsspindeln und Pinolen in Werkzeugmaschinenbau und Antriebstechnik. WEMA Glauchau gibt zum Beispiel Zylinderfarmabweichungen von unter 4 IJm über eine Länge von 1.250 mm, Maßtoleranzen von +1- 1 ,5 IJm und Rundlaufabweichungen zwischen Innenbohrungen und Mantelflächen von unter 2 1-1m an. Die durch diese Werte zum Ausdruck gebrachte Bearbeitungsqualität ermöglicht die Fertigung besonders energieeffizienter und verschleißresistenter Bauteile mit bester Oberflächenqualität Vergleichstests mit konventionell strukturierten Fertigungsprozessen auf mehreren Maschinen ergaben überdies eine Produktivitätserhöhung von 95 % sowie Kostenreduzierungen von 25 %. Das SBZ der WEMA Glauchau liefert damit- zumindest für den Bereich der spanenden Bearbeitung großer Werkstücke-deutliche Argumente für die Integration zentraler Prozessschritte in einer Maschine. Produzenten von hochdynamischen rotationssymmetrischen Bauteilen erlaubt das Konzept eine beträchtliche Produktivitäts- und Qualitätssteigerung bei gleichzeitiger Kostensenkung. Nutzer der mit dem SBZ gefertigten Produkte profitieren von einer höheren Energieeffizienz und Laufruhe. Alles in allem ist die  innovative Maschine des sächsischen Traditionsunternehmens ein gelungenes Beispiel für erfolgreiche Funktionsintegration und unter Umständen ein produktives Vorbild auch für andere Bereiche des Maschinenbaus.