Kompakt im Takt

Führungen/Kugelgewindetriebe - Rundtaktautomaten zur präzisen Bearbeitung von Werkstücken sind Meisterwerke der Konstruktionskunst. Eine Herausforderung ist der extrem begrenzte Einbauraum für zahlreiche Verfahr- und Bearbeitungsachsen. Ein Fall für kompakte, aber leistungsfähige Führungen und Kugelgewindetriebe.

13. September 2006

Rundtaktautomaten werden meist individuell für die Massenfertigung von Präzisionsbauteilen konstruiert. Neben den beengten Platzverhältnissen ist es die Taktzeit, die bei der Konzeption eine zentrale Rolle einnimmt. Denn hierüber wird direkt die Produktivität der Maschine vorbestimmt, und somit die Leistungs- und Wettbewerbsfähigkeit des Betreibers beeinflusst. Ein Fall für Spezialisten also, und Thomas Kynast, Feinwerkmechanikermeister und Geschäftsführer der Hydro-Maschinenbau GmbH, ist so einer. Für die Gründung der Firma Anfang 2003 musste allerdings zunächst einmal die Insolvenz seines früheren Arbeitgebers Pate stehen. Mit viel persönlichem Einsatz und der Unterstützung der Handwerkskammer ist mittler­weile eine kleine, aber feine Hightech-Schmiede entstanden, die sich einer guten Auftragslage erfreut. Heute hat das junge Unternehmen im sauerländischen Plettenberg schon 15 Beschäftigte. Produziert wird mit einem hochmodernen Maschinenpark. In den letzten drei Jahren wurden ins­gesamt sechs Maschinen angeschafft, drei neue Bearbeitungszentren, zwei Drehzentren und eine Schleifmaschine. Bereits hier in der Werkstatt beginnt das spezielle Know-how der Mitarbeiter. Die Fertigungs­tiefe ist dementsprechend vergleichsweise hoch, lediglich Härten und gelegentlich der Steuerungsbau werden extern vergeben. Thomas Kynast sieht die Stärken seiner Sondermaschinen in der Flexibilität. Trotz hoch spezialisiertem Grundkonzept für sehr hohe Stückzahlen lassen sich die Maschinen schnell umrüsten und sind daher auch für die Produktion kleiner und mittlerer Chargen sehr gut geeignet. Eine Spezialität ist auch die Kombination von spanender und umformender Bearbeitung in einer Maschine. Die Umformstation kann hierbei in der Zuführung vorgeschaltet oder auch in den Rundtakt integriert sein kann. Zum Kundenkreis zählt Kynast in erster Linie metallverarbeitende Unternehmen mit dem Schwerpunkt der Kaltumformung, darunter überwiegend die Automobilzulieferer.

Siebzehn Achsen in elf Stationen

Auch die aktuell in der Abnahme befindliche Maschine wird in diesen Industriezweig geliefert. Aufgabenstellung: ein Drehteil soll mit Querbohrungen und Nuten komplex und hochgenau zerspant werden. Diese Bearbeitung erfolgt in elf Stationen eines CNC-Rundtaktautomaten. Neben den 17 erforderlichen Achsmotoren werden auch noch elf Spindelmotoren verwendet. Bei insgesamt 28 Motoren verwundert der elektrische Anschluss der Maschine mit immerhin 200 A auch nicht weiter. Trotzdem baut die gesamte Anlage sehr kompakt. Die Bearbeitung erfolgt mit einem Vorschub von 30 m/min bei einer maximalen Spindeldrehzahl von 9.000 U/min. Die Produktionskapazität der Maschine liegt bei sieben Präzisionsteilen pro Minute. Ein absolutes Highlight hierbei ist jedoch die bereits in­tegrierte 100%-Qualitätskontrolle: An der letzten Taktstation werden die fertig bearbeiteten Teile mit pneumatischer Messtechnik kontrolliert. Etwaige Abweichungen fließen sofort korrigierend in die Steuerung ein, die Maschine justiert sich selbst. Da diese hochspezialisierten Fertigungsmaschinen stets das Herzstück einer Massenproduktion bilden, ist die Forderung nach absoluter Zuverlässigkeit bis in jede Komponente hinein absolut nachvollziehbar.

So werden bei Hydro-Maschinenbau ausschließlich hochqualitative Produkte von marktführenden Unternehmen eingesetzt. Für die linearen Bewegungen in den Maschinen vertraut man auf die Technologie von THK. Insgesamt 17 Verfahrachsen gilt es allein bei dieser Maschine zu bewegen. Realisiert wird dies mit einem System aus kompakten Linearführungen der Baureihe SHS und Kugelgewindetrieben vom Typ EPB. Die Kugelgewindetriebe der Baureihe EPB sind durch eine moderne Fertigungsmethode eine kostengünstige Alternative zu geschliffenen Kugelgewindetrieben. Der Kugelgewindetrieb ist in der Flanschform B ausgeführt und durch einen Steigungsversatz in der Mutter vorgespannt. Die interne Umlenkung der Kugeln erfolgt durch die besonderes kompakt bauende Deflektormethode. Standard-Ausführungen dieser Baureihe sind mit Spindeldurchmessern von 16 bis 50 mm und mit Steigungen von 5 und 10 mm verfügbar. Weitere Kombinationen von Durchmessern und Steigungen sowie an­dere Präzisionsklassen sind auf Anfrage ebenfalls erhältlich. Als optionales Zubehör sind auch Stützlager in Block- und Flansch­ausführung lieferbar, die passende Endenbearbeitung kann ebenfalls direkt durch THK erfolgen. Angetrieben werden die Bearbeitungsstationen von Servomotoren und Kugelgewindetrieben mit 20 mm Durchmesser und einer Steigung von 5 mm. Die Lagerung der Linearbewegung erfolgt mit Kugelkettenführungen der Baureihe SHS in Größe 20.

Zur Optimierung der Systemsteifigkeit und Bearbeitungsgenauigkeit sind auch die verwendeten Linearführungen vorgespannt. Obwohl das gesamte Linearsystem mit Schneidölen, Kühlschmierstoffen und Spänen beaufschlagt wird, reicht das normale Dichtungspaket aus End-, Seiten und Innendichtung für eine sichere Funktion. Die integrierte Kugelkette eliminiert den metallischen Kontakt der Kugeln untereinander, zudem werden die Kugeln durch die Kette gehalten und kontrolliert durch den Umlauf geführt. Schmierstoffdepots in den Zwischenräumen sorgen für langfristig optimale Schmierbedingungen direkt an den Wälzkörpern.

Marcus Mensel, THK

Erschienen in Ausgabe: 06/2006