Sechs Meter hoch, 30 Meter lang und mit 250 Tonnen belastbar – das sind die Dimensionen, in denen sich die Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine PR 150 bewegt, die kürzlich zu einem Maschinenbauer nach Amerika geliefert wurde. Präzision, Zuverlässigkeit und eine Vielzahl an Aggregaten zeichnen die Maschine aus. Daraus resultieren höchste Anforderungen an die eingesetzte Fanuc CNC-Steuerung der Serie 31i-A5.
Die Union Werkzeugmaschinen GmbH Chemnitz ist bekannt für ihre horizontalen Bohrwerke und Bearbeitungszentren, die sich für die Fräs- und Bohrbearbeitung prismatischer Werkstücke großer Abmaße eignen. Die Verfahrwege der größten Union-Maschinen betragen immerhin 8 m in der Höhe und 30 m in der Länge.
Ebenso beeindruckend ist die langjährige Erfahrung, die der älteste, noch existierende deutsche Werkzeugmaschinenhersteller vorweisen kann. Das Unternehmen wurde 1852 als mechanische Werkstatt von David Gustav Diehl in Chemnitz gegründet und bereits 1872 in die Aktiengesellschaft Union umgewandelt. Schon damals begannen diese Pioniere des Werkzeugmaschinenbaus mit dem Bau erster horizontaler Bohrwerke.
Ihrem Spezialgebiet sind die Chemnitzer treu geblieben. Gemäß dem Motto „Technik mit Tradition und Zukunft“ wurden die Bohrwerke permanent weiterentwickelt und gehören heute weltweit zu den Marktführern ihrer Art. Vertriebsleiter Thomas Ulrich betont: „Union steht für Innovation, Flexibilität, Qualität und Leistung. Durch den modularen Aufbau unserer Bohrwerke und Bearbeitungszentren können wir jedem Kunden eine für seine Einsatzzwecke optimale Maschine zusammenstellen.“
Im Ringen um wettbewerbsfähige Preise, achtet Union auf Effizienz in allen Bereichen – Produktentwicklung, Fertigung und Organisation. Gepaart mit hoher Qualität konnte das Unternehmen in den letzten Jahren seine Position gegenüber Herstellern aus Südeuropa und Asien stärken. Sogar im Krisenjahr 2009 ging Union mit 170 Mitarbeitern und einem respektablen Auftragseingang über die Ziellinie. Nach einem Jahresumsatz von rund 33 Mio. Euro werden für 2010 31 Mio. Euro angepeilt.
Flexibel und universell nutzbar
Bohrwerke werden in erster Linie in der Einzelteil- und Kleinserienfertigung eingesetzt, und zwar quer durch viele Branchen – von der Energieindustrie, dem Werkzeug- und Formen-, Fahrzeug-, Schiffs- und allgemeinem Maschinenbau bis hin zur Luftfahrtindustrie. Im Vergleich zu Standardbearbei-tungszentren sind Bohrwerke von der Maschinendynamik etwas langsamer, dafür deutlich flexibler und universeller nutzbar.
Besonders flexibel sind die Großbohrwerke der Serie Union PR. Sie sind in Fahrständerbauweise konzipiert und mit einem Tragbalken ausgestattet. Jede weitere Ausstattung ist individuell konfigurierbar. So lassen sich Plattenfelder, Dreh-, Verschiebe- und Kipptische sowie Wendespanner beliebig kombinieren. Der automatische Wechsel von Köpfen und Zusatzaggregaten ist ebenso möglich wie eine zusätzliche Pick-up-Station für schwere oder große Werkzeuge.
Auch steuerungsseitig bietet Union Wahlmöglichkeiten an. Thomas Ulrich erklärt: „Aus Kapazitätsgründen haben wir uns in den letzten Jahren auf zwei Anbieter beschränkt. Denn jede Steuerung muss nicht nur softwareseitig gepflegt werden, sondern sie erfordert auch die permanente Fortbildung unseres Service-, Produktions- und Inbetriebnahmepersonals.“ Doch der Vertriebsleiter hat das Ohr am Markt und festgestellt: „Wir kommen nicht an Fanuc-Steuerungen vorbei, ohne unsere Marktchancen einzuschränken. Daher haben wir der Anfrage eines amerikanischen Maschi-nenbauers nach einem Fanuc-gesteuerten Bohrwerk gerne zugestimmt und eine PR 150 mit einer Fanuc CNC-Steuerung der Serie 31i-A5 ausgestattet.“
Herausforderung für die Steuerungstechnik
Die PR 150 ist eine Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine für die Schwerzerspanung von Großteilen. Sie eignet sich zur Bearbeitung von Maschinenteilen bis zu 6 m Höhe und kann in der Länge 30 m verfahren. Wesentliches Element der Fahrständermaschine ist ihr Tragbalken, der beidseitig ge-schlossen hydrostatisch geführt wird. Jede Hydrostatiktasche hat eine separat steuerbare Druckregulierung. „Diese Maschine ist eine der komplexesten, die wir im Programm haben“, erklärt Vertriebsleiter Ulrich und ergänzt. „Die Maschinenkinematik und die zusätzlichen Aggregate waren auch steuerungstechnisch eine Herausforderung, weshalb wir schon bei der Angebotsausarbeitung mit Fanuc CNC Deutschland kooperierten.“
Zur Komplexität tragen verschiedene Elemente bei. Zum Beispiel der Tragbalken, der bis zu 1000 mm in Z-Richtung verfahren werden kann. Um eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit zu gewährleisten, muss dem drohenden Durchhang entgegengewirkt werden. Dazu stehen verschiedene mechanische und elektronische Möglichkeiten zur Verfügung. Andreas Zander, Leiter Elektronikentwicklung, präzisiert: „Durch die unterschiedlichen Köpfe und wechselbaren Aggregate verändern sich die Lastverhältnisse immer wieder. Das heißt, die Steuerung muss die Auswirkungen auf die Achsen wege- und lastabhängig kompensieren. Dazu sind bestimmte Steuerungsfunktionen notwendig, die wir mit Fanuc CNC Deutschland frühzeitig besprochen haben. So standen sie uns termingerecht zur Verfügung.“
Breites Angebot an Köpfen und Zusatzaggregaten
Die nach USA gelieferte Union PR 150 ist mit einem zusätzlichen Einachskopf ausgestattet, dessen Schwenkachse um die Z-Achse dreht und in 1-Grad-Schritten positioniert. Er wird bei Bedarf automatisch angedockt. Durch sein Gewicht von 600 kg ändern sich die Lastverhältnisse in Abhängigkeit von den Achsbewegungen. Das bedeutet Kompensationsarbeit für die CNC-Steuerung. Durch das Schwenken der Bearbeitungsebene werden außerdem weitere technologische Funktionen erforderlich, die in der Fanuc Fünfachs-CNC-Steuerung 31i-A5 standardmäßig vorhanden sind.
Neben dem Einachskopf bietet Union eine breite Auswahl weiterer Bohr- und Fräsköpfe, auch mit zwei Achsen und stufenlos schwenkbar, mit manueller oder automatischer Positionierung sowie unterschiedlicher Leistung. Die Köpfe können mit manuellem oder automatischem Werkzeugwechsel ausgerüstet sein. Werkzeugmagazin und Pick-up-Station sind ergänzende Optionen. Ebenso ein NC-Plansupport zur Kontur- und Plandrehbearbeitung, was in manchen Fällen eine zusätzliche Aufspannung auf einer Karusselldrehmaschine erspart.
Zur hohen Komplexität tragen außerdem diverse Zusatzaggregate bei, wie zum Beispiel fürs Gewindebohren ohne Ausgleichsfutter. Ihr Wechsel muss vollautomatisch funktionieren, was weitere Geometrieverrechnungen mit sich bringt. Doch Steuerungsspezialist Zander gibt seinem neuen Partner Fanuc beste Noten: „Die Zusammenarbeit war hervorragend. Die Technik stimmt und die personelle Unterstützung war sehr qualifiziert. So konnten wir gemeinsam alle Herausforderungen in relativ kurzer Zeit bewältigen.“
Zur horizontalen Bohr- und Fräsmaschine Union PR 150 gehört auch ein Sicherheitskonzept, das alle Achsbewegungen der Maschine berücksichtigt. Um mechanische Komponenten weitgehend zu vermeiden, setzt Union die Fanuc-Sicherheitsfunktion Dual Check Safety ein. Mit ihr konnte der Chemnitzer Werkzeugmaschinenhersteller seine Maschine gemäß der internationalen Sicherheitsklasse IEC 61508 SIL2 konfigurieren. Die redundante Softwarelösung ermöglicht einen effektiven Einrichtbetrieb, bei dem die Motoren nicht komplett abgeschaltet werden müssen.
Komfortables Einrichten und Programmieren
Um dem Bediener den Umgang mit der PR 150 möglichst einfach zu gestalten, haben die Union-Entwickler mit der Software Fanuc Picture spezielle Masken erstellt, die ihn komfortabel durchs Einrichten und Programmieren führen. Der Endanwender ist jedenfalls von der installierten Anlage begeistert. Trotz ihrer Komplexität lief sie vom ersten Tag an ohne Probleme.
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