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May 07, 2023

Für Betriebe, die kleinere Komponenten herstellen – etwa Teile mit einem Durchmesser von weniger als 1,5 Zoll (38,1 mm) – gibt es viele Gründe, in CNC-Drehmaschinen im Schweizer Stil zu investieren. Zu den Gründen gehören:

Fügen Sie dieser Liste erweiterte Funktionen wie Laserbearbeitung, Gewindewirbeln, Oszillationsschneiden und die Option, zwischen festem und verschiebbarem Spindelstock zu wechseln, hinzu, und es wird deutlich, dass diese effizienten, leistungsfähigen Werkzeugmaschinen die meisten Teile in kürzerer Zeit fertigstellen können als alle, außer den weniger flexible, weitaus teurere Alternativen – Rotationstransfergeräte und Mehrspindel-Schraubenmaschinen.

Es gibt einen Haken. Mit diesen großartigen Fähigkeiten geht Komplexität einher. Jeder der oben genannten Schlitten, Spindeln und Schneidwerkzeuge muss separat programmiert und dann mithilfe spezieller G-Codes synchronisiert werden. Um Schäden an Werkstück und Maschine zu vermeiden, muss bei der Teileübergabe eine perfekte Ausrichtung von Haupt- und Gegenspindel gewährleistet sein. Der kompakte Arbeitsbereich, der zu kurzen Zykluszeiten bei Swiss Machining beiträgt, kann den Werkzeugwechsel etwas mühsam machen, da die Bediener winzige Schraubenschlüssel verwenden, um winzige Schrauben zu drehen, während sie an anderen Schneidwerkzeugen vorbei, um diese herum und unter sie greifen. Schlimmer noch, all diese Werkzeuge in engen Räumen neigen dazu, lange, faserige Späne aufzufangen, die, wenn sie unbeaufsichtigt bleiben, eine Katastrophe bedeuten können.

Die gute Nachricht ist, dass Hersteller von Werkzeugmaschinen im Schweizer Stil diese Herausforderungen erkennen und seit der Erfindung der Drehmaschine mit beweglichem Spindelstock im Jahr 1872 daran arbeiten, ihre Produkte einfacher zu bedienen. Eines davon ist Absolute Machine Tools Inc., Lorain, Ohio, wo Greg Knight, Vizepräsident für den Vertrieb von Produktionsdrehprodukten, empfiehlt, dass Benutzerfreundlichkeit mit einem leistungsfähigen CAM-System beginnt.

„Neben unserer Nexturn-Reihe von CNC-Langdrehmaschinen bieten wir eine breite Palette an Fräs-, Dreh- und Erodiermaschinen an und wollten ein Programmiersystem, das mit allen gut funktioniert“, sagte er. „Nach einer ausführlichen Evaluierung hat unsere Anwendungsabteilung uns empfohlen, sich für ESPRIT [entwickelt von DP Technology] zu entscheiden. Es bietet die grafische Kollisionserkennung, die erforderlich ist, um einen Absturz einer teuren Werkzeugmaschine zu vermeiden, und da wir bei der Postprozessorentwicklung sehr eng mit ihnen zusammenarbeiten, ist unser … Kunden können sicher sein, dass sie qualitativ hochwertigen G-Code erhalten. Und wie gesagt, es ist recht einfach zu verwenden, insbesondere für unerfahrene Programmierer.“

Doch selbst die beste Programmiersoftware nützt wenig für unerfahrene Mitarbeiter, denen die Maschinenfunktionalität fehlt. Deshalb betont Absolute Applications Engineer Scott Petrisko die Bedeutung der Bedienerschulung. „Es gibt definitiv Raum für Verbesserungen“, sagte er. „Zu viele Werkstätten humpeln vorbei und verlassen sich auf die Fähigkeit ihrer Maschinisten, das Maschinenhandbuch zu lesen und die Dinge selbst in die Hand zu nehmen. Wenn sie etwas Zeit und Geld für regelmäßige Schulungen aufwenden würden, könnten sie viel mehr aus ihren Werkzeugmaschinen herausholen.“ . Es amortisiert sich sehr schnell.“

Petrisko schlug vor, dass eine komplexere Drehmaschine im Schweizer Stil mit vielen verfügbaren Werkzeugstationen und großzügiger Spindelkapazität in vielen Situationen die bessere Wahl sei als eine, die nur die Mindestanforderungen für ein Teil oder eine Teilefamilie erfüllt. Durch zusätzliche Stationen besteht eine größere Wahrscheinlichkeit, dass das für eine bestimmte Aufgabe benötigte Schneidwerkzeug in der Maschine vorhanden ist, was die Umrüstzeit verkürzt, genau wie eine größere Spindel die Tür für zusätzliche Arbeit öffnet.

Für die Werkzeuge, die ausgetauscht werden müssen – und bei jeder Einrichtung gibt es immer ein paar – ist Petrisko ein großer Fan von Schnellwechselwerkzeugen und schlägt vor, dass diese Systeme dazu beitragen, die Maschinenverfügbarkeit zu maximieren. John Kollenbroich, Leiter Produktmanagement bei Horn USA Inc., Franklin, Tennessee, stimmt dem zu. Er wies darauf hin, dass der Schnellwechsel dazu beiträgt, die Rüstzeiten zu verkürzen und auch den Werkzeugaustausch während des Prozesses zu beschleunigen, was eine Hauptursache für Maschinenstillstandszeiten sein kann. Darüber hinaus ist eine Offline-Werkzeugvoreinstellung möglich, wodurch die Produktivität weiter gesteigert und das Risiko von Bedienerfehlern beim Ansetzen des Werkzeugs verringert wird.

„Wir sind eine Partnerschaft mit W&F Werkzeugtechnik aus Deutschland eingegangen und sie bieten ein Schnellwechsel-Werkzeugsystem sowohl für rotierende als auch für Vierkantschaft-Werkzeughalter an“, sagte er. „Die Aktivierung erfolgt mit einer einzigen Schraube an der Seite des Halters, die mit einem spezifischen Drehmoment von vier Newtonmetern angezogen wird, und sitzt wie ein HSK-Halter mit doppeltem Flächen- und Kegelkontakt. Außerdem ist ein Ausrichtungsstift enthalten.“ Die Werkzeuge mit Vierkantschaft gewährleisten eine perfekte Mittellinie.

Für einen umfassenderen Werkzeugansatz bietet das Unternehmen laut Kollenbroich die WF Micro Linear Gang Plate an, die mit den gerade beschriebenen W&F Micro-Stabwerkzeugen oder den in der Werkstatt vorhandenen Vierkantschaftwerkzeugen funktioniert. Chris Foschaar, Anwendungs- und Vertriebsingenieur bei Horn, erklärte, dass das modulare Anbaugerät die vorhandene Anschlussplatte einer Swiss-Style-Maschine ersetzt und für ein integriertes Hochdruck-Kühlmittelmanagementsystem (CMS) ausgelegt ist.

Dadurch entfällt die Notwendigkeit einzelner Kühlmittelleitungen aus Kunststoff oder Kupfer, die leicht durch herumfliegende Späne hängen bleiben oder der Maschinenbediener beim Wechseln eines Schneidwerkzeugs versehentlich aus der Position gerät, was möglicherweise katastrophale Folgen haben kann. „Der Hauptvorteil der Platte ist die Austauschbarkeit. Sie ermöglicht dem Bediener ein schnelles und genaues Indexieren oder Wechseln von Werkzeugen, eine Aufgabe, die auf den meisten Schweizer Maschinen aufgrund der engen Räume schwierig sein kann. Dazwischen und der Tatsache, dass man sie nicht hat.“ Ich muss mir keine Sorgen um die Kühlmittelleitungen machen, das spart viel Zeit.“

Derek Briggs, Schweizer Produktmanager bei Tsugami/Rem Sales LLC, Windsor, Connecticut, unterstützte den Bedarf an Schnellwechselwerkzeugen und integriertem Hochdruckkühlmittel. Er verwies auf das GWS-Tooling-System des deutschen Herstellers Goeltenbodt als bevorzugte Lösung für CNC-Langdrehmaschinen von Tsugami und anderen Marken. „Einer der größten Vorteile ist die Möglichkeit, handelsübliche Standard-Werkzeughalter zu verwenden“, sagte er. „Sie lösen eine Schraube, nehmen eine Kassette mit dem Stabwerkzeug heraus und wechseln entweder den Einsatz auf dem Tisch oder installieren eine vorgeladene Kassette. Und da im Lieferumfang des Systems ein Voreinstellgerät enthalten ist, ist es nicht nötig, jemals in der Maschine anzutasten.“ , was mehr Zeit spart.“

Zugegebenermaßen sind diese Systeme eine kostspielige Option – abhängig vom Hersteller, der Werkzeugmaschine und der Anzahl der benötigten Werkzeugstationen kann ein Betrieb damit rechnen, 50.000 US-Dollar oder mehr für die Ausrüstung jeder seiner Drehmaschinen auszugeben. Und doch sind solche Investitionen angesichts des anhaltenden Mangels an qualifizierten Maschinenbedienern und des Wunsches aller Betriebe, ein hohes OEE-Niveau (Gesamtanlageneffektivität) zu erreichen, leicht zu rechtfertigen.

Briggs schlug vor, einen Teil dieser Investition durch den Einsatz der Programmiersoftware Abile von Tsugami auszugleichen, die den Maschinen im Schweizer Stil kostenlos beiliegt. Er sagte, es sei sehr einfach zu bedienen, unterstütze alle bis auf sehr komplexe Bearbeitungsvorgänge und biete maschinenspezifische Simulation und Codegenerierung. Außerdem werden die Werkzeugversätze generiert, was die Einrichtung weiter vereinfacht. Und auch wenn Abile möglicherweise nicht so leistungsstark ist wie ESPRIT oder andere kommerziell erhältliche CAD/CAM-Systeme, ist es vielleicht „ein guter Ausgangspunkt“ für Betriebe mit weniger anspruchsvollen Bearbeitungsanforderungen. „Es ist besonders toll für neue Benutzer, da es ihnen hilft, beim Erlernen des Programmierens Selbstvertrauen zu gewinnen.“

Gonzalo Serrano hat einen ähnlichen Vorschlag. Als Anwendungsingenieur bei Index Corp., Noblesville, Indiana, sagte er, dass die Programmier- und Simulationssoftware WinFlexIPS und WinFlexIPSPlus des Unternehmens speziell für die Traub-Reihe von Langdrehmaschinen entwickelt wurde. Ersteres ist standardmäßig auf allen Maschinen vorhanden, während die „Plus“-Version auf einem PC oder Laptop installiert werden kann und übergeordnete Bearbeitungsfunktionen wie Gravur, 3D-Simulation und komplexe Fräszyklen unterstützt.

Beide simulieren die Verwendung des nachbearbeiteten G-Codes und beide machen es einfach, die richtigen Fräserkompensationswerte anzuwenden oder die „Synchronisierungs“-Codes einzufügen, die zum gleichzeitigen Drehen oder Fräsen auf bis zu vier Achsen erforderlich sind. „Dieser letzte Teil – die Synchronisierung – ist etwas, mit dem viele Drehmaschinenbauer zu kämpfen haben, zumindest bis sie herausfinden, wie einfach es tatsächlich ist“, sagte Randy Carlisle, Ingenieur bei Index Proposals. „Aus diesem Grund ist Schulung so wichtig und deshalb sollten Werkstätten in die Ausrüstung eines Händlers investieren, der hervorragende Anwendungsunterstützung bietet. Dies kann einen dramatischen Einfluss sowohl auf die Produktivität als auch auf die Rentabilität dieser äußerst leistungsfähigen Werkzeugmaschinen haben.“

Auch wenn es scheinbar nichts mit einer Vereinfachung des Schweizer Betriebs zu tun hat, trägt die Industrie 4.0-artige Funktionalität wesentlich dazu bei, die beiden eben genannten Ziele zu erreichen. Laut Serrano unterstützt die neueste Version der auf Traub-Geräten verwendeten Mitsubishi-Steuerung den bidirektionalen Datenaustausch mit externen Softwaresystemen und stellt dem Maschinenbediener hilfreiche Informationen wie Programmiertipps und Wartungserinnerungen bereit.

Industrie 4.0 und Fernüberwachungssysteme dienen auch dazu, das Management zu alarmieren, wenn ein Problem auftritt, bemerkte Carlisle. „Sie ermöglichen es Ihnen, Produktionszahlen in Echtzeit zu sehen, z. B. wie viele Teile in einem bestimmten Zeitraum bearbeitet wurden und ob es Ausschuss gab. Natürlich benötigen Sie ein Messsystem, um diese Daten zu erfassen, und das bieten wir mit unserem an.“ Index iXCenter automatisierte Zelle. Sie verwendet einen FANUC-Roboter, um Teile beispielsweise an ein Renishaw-Messgerät oder ein KMG zu übergeben, das bestimmte Abmessungen messen und dann bei Bedarf Versätze an den relevanten Schneidwerkzeugen vornehmen kann.“

Brian Such, Executive Vice President bei Marubeni Citizen-Cincom Inc., Allendale, NJ, listet eine Reihe zeitsparender Funktionen auf, wie zum Beispiel die Inline-Messung auf neuen Maschinen seines Unternehmens. Außerdem liest die Grammatikprüfung Maschinenprogramme schnell auf Syntaxfehler durch und verkürzt so die Validierungszeit. Schneidwerkzeuge, die auf zwei oder mehr Maschinenkanälen verwendet werden, können mit demselben Versatz gesteuert werden. Das „Freie-Achsen-Steuerungssystem“ ermöglicht beispielsweise eine einfache Umbenennung der X-Achse in die Y-Achse und wird in manchen Anwendungen zur Erhöhung der Bearbeitungsgenauigkeit eingesetzt.

Am wertvollsten für Einrichter ist vielleicht die Funktion zur Programmüberprüfung auf der Maschine, die die herkömmliche Vorschubgeschwindigkeit und Eilgangüberschreibungen auf den manuellen Impulsgriff überträgt und es dem Bediener ermöglicht, alle Achsen sofort auf ein Schneckentempo zu verlangsamen oder wieder auf die volle Geschwindigkeit hochzufahren. Dies vermeidet den mühseligen „Notstopp-Ansatz“, mit dem so viele CNC-Maschinenbauer vertraut sind. Und wenn ein Fehler gefunden wird oder eine Kollision droht, können Sie die Programmausführung anhalten, eine Live-Bearbeitung durchführen und dort weitermachen, wo Sie aufgehört haben.

Er wies weiter darauf hin, wie einfach es für einen Bediener sei, die Haupt- und Gegenspindel zu synchronisieren, eine Aufgabe, die bei manchen Maschinen schon lange eine Herausforderung darstelle. „Jeder mit einer fräsfähigen Schweizer Maschine wird irgendwann versuchen, ein nicht rundes, unregelmäßig geformtes Teil an die Unterspindel weiterzugeben. Bei einer Citizen schieben Sie einfach die Unterspindel an die Hauptspindel und drehen die Spindel.“ von Hand, bis es ausgerichtet ist, schließen Sie die Spannzange am Werkstück und drücken Sie einen Knopf namens „Phaseneinstellung“, der die Encoder auf Null setzt. Sie können das Teil jetzt bei jeder Drehzahl im laufenden Betrieb weitergeben.“

Was die zuvor erwähnte Prüfung angeht, wird das Unternehmen diese Funktion voraussichtlich auf seinen Maschinen der L-Serie veröffentlichen. „Wir haben letztes Jahr auf einigen unserer Maschinen einen ATC (automatischen Werkzeugwechsler) eingeführt, und einige unserer Kunden fragten nach einer schnelleren und automatisierteren Möglichkeit zum Einstellen von Werkzeugen als mit einem Voreinstellgerät“, sagte Such. „Wir werden also bald ein Messsystem zur Verfügung haben, das über einen Messtaster im ATC und einen neben der Gegenspindel verfügt, mit dem Werkstätten Werkzeuge während des Rüstvorgangs abtasten und Teile während der Bearbeitung messen können. Das ist ziemlich cool.“ "

Star CNC Machine Tool Corp., Roslyn Heights, NY, ist ein weiterer Maschinenbauer mit einer umfangreichen Palette an Drehmaschinen im Schweizer Stil und proprietärer Technologie. Dennoch ist es die neue Maschine mit festem Spindelstock des Unternehmens, die National Sales Manager Ed Garber am meisten begeistert. Das liegt daran, dass die SK51 – eine Fräs-Drehmaschine mit Doppelrevolvern, Doppelspindeln und einer Stangenkapazität von 51 mm – über die iHMI-Steuerung (intelligente Mensch-Maschine-Schnittstelle) von FANUC verfügt, die laut Garber die Spielbedingungen hinsichtlich der Benutzerfreundlichkeit für den Bediener verändert.

„Die Revolver des SK51 verfügen über identische X-, Y- und Z-Verfahrwege und können jeweils bis zu 32 Werkzeuge aufnehmen, hier ist also viel los“, sagte er. „Aus diesem Grund benötigten wir eine Steuerung mit hervorragenden Simulationsmöglichkeiten, die die Werkzeuge, Fräsaufsätze und das Werkstück in 3D anzeigen und mögliche Störungen erkennen kann, bevor der Bediener den Zyklusstart drückt.“

Wie die anderen für diesen Artikel befragten Maschinenlieferanten wünschte sich Star eine Steuerung, die leistungsstark und dennoch einfach zu bedienen ist. Das iHMI erfüllt beide Anforderungen mit Funktionen zur Zykluszeitschätzung, grafischen Werkzeugbibliotheken, Wartungserinnerungen und Funktionen zur Fehlerbehebung bei Maschinen, einschließlich der Sichtbarkeit der Servo- und Spindelbetriebswerte. „Außerdem haben wir das Ansetzen von Werkzeugen einfacher gemacht und verfügen über mehrere andere Funktionen, die dazu beitragen, sowohl die Einrichtungs- als auch die Zykluszeiten zu verkürzen“, sagte Garber.

Er stimmte mit seinen Kollegen darin überein, dass Schnellwechsel-Werkzeugsysteme ein wesentlicher Bestandteil jeder Strategie zur Optimierung von Werkzeugmaschinen sind, ob in der Schweiz oder anderswo, und nannte Exsys Automation und sein DECOFLEX-System als Top-Anwärter. Und wie andere wies auch Garber auf die zunehmende Rolle hin, die Industrie 4.0 für Hersteller aller Art, darunter auch Maschinenwerkstätten, spielt. Für CNC-Geräte von Star und anderen Marken, die FANUC-Steuerungen verwenden, bedeutet das SMOOSS-i, kurz für Star Monitoring & Operator Support System.

„Ein Kunde legt dies auf seinem Server ab, verbindet die Werkzeugmaschinen mit dem Netzwerk und hat sofortigen Echtzeitzugriff auf den Maschinenstatus, die Anzahl der Teile, die Standzeitwerte der Werkzeuge, Planungsinformationen usw.“, sagte Garber. „Es sendet E-Mail-Benachrichtigungen, wenn ein Problem auftritt, und kann zum Sichern von Maschinenparametern und SRAM-Daten verwendet werden. Wir finden, dass es ein großartiges Tool für das Management ist, um die Dinge proaktiv im Auge zu behalten, aber auch für Hersteller, die Produktionsinformationen anzeigen.“ Auf einem Großbildfernseher in der Werkstatt dient es dazu, die Maschinenbediener und Programmierer stärker einzubeziehen. Da jeder Zugriff auf die gleichen Daten hat, übernehmen sie jetzt mehr Verantwortung und Verantwortung für die dort angezeigten Kennzahlen.“

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