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Kombiniert fertigen – automatisch, auch in der Nacht

Lineare Fertigungszelle zum Fräsen und Senkerodieren
Kombiniert fertigen – automatisch, auch in der Nacht

Die GF AgieCharmilles präsentiert in ihrem „World Application Center“ in Schorndorf eine linear ausgelegte Fertigungszelle, in der die Fertigungsverfahren Fräsen und Senkerodieren kombiniert angewendet werden. Die beiden Werkzeugmaschinen werden von einem auf Schienen fahrenden Roboter bedient, der Elektroden und Werkstückpaletten handhabt. Der reale Hintergrund für eine Betrachtung zur Wirtschaftlichkeit ist die Herstellung eines Formeinsatzes für ein Spritzgießwerkzeug.

Im neuen „World Application Center“ der GF AgieCharmilles in Schorndorf sind seit Januar 2009 sieben Mikron-Fräsmaschinen (Bearbeitungszentren) und elf Senk- und Schneiderodiermaschinen installiert – das sind vorführ- und versuchsbereite Maschinen für jede Anwendung im Werkzeug- und Formenbau und allgemein in der Präzisionsfertigung. Der Kunde kommt mit seinen Bearbeitungsaufgaben und wird, unterstützt durch das Know-how der Schorndorfer, die passende Lösung finden. Das Außergewöhnliche ist, dass der Anbieter sich selbst als „Vorreiter“ in die Pflicht nimmt. Aufgebaut wurde eine lineare Fertigungszelle für die „intelligente Kombination“ der Fertigungsverfahren Fräsen und Senkerodieren. Kunden und Interessenten wird die Wirtschaftlichkeit einer Automationslösung kompetent vorgestellt. Das dazu benutzte Bearbeitungsbeispiel ist real, die Lösung hat aber auch etwas mit der Antwort auf die Frage zu tun, was für den Standort Deutschland wichtig ist. Die GF AgieCharmilles Deutschland beweist, dass sie die Technologien und ihre automatische Verknüpfung von der Applikation bis hin zum Kundendienst beherrscht.

Eine Automationsaufgabe
Will man den Daten- und Materialfluss einer Fertigung automatisieren, braucht man nicht zwangsweise Roboter. Die Fertigung kleiner und mittelgroßer Präzisionsteile in kleinen Losgrößen auf verschiedenen Werkzeugmaschinen, wie sie im Werkzeug- und Formenbau üblich ist, legt aber eine Automationslösung mit Handlingseinheiten nahe. Wenn nur zwei Maschinen zu verbinden sind, kann das möglicherweise mit einem fest platzierten Industrieroboter realisiert werden. Sind mehrere Maschinen, Magazine und vielleicht auch eine Messmaschine „anzufahren“, rückt eine „Linearzelle“ mit fahrbarem Roboter in den Blick, wie sie in Schorndorf als Anschauungs- und Erprobungsobjekt aufgebaut ist. Das modulare Konzept einer solchen Zelle erlaubt zum Beispiel den Start mit einer Zwei-Maschinen-Lösung und deren schrittweise Erweiterung. Denkbar ist auch, dass die Elektrodenherstellung einbezogen wird. Dazu wären noch eine HSC-Fräsmaschine und eine Waschstation einzubeziehen. Bei einer ausreichenden Anzahl von Magazinplätzen können die Maschinen mehrere Tage bedienerlos durcharbeiten.
Bearbeitungsbeispiel
An einem gehärteten Formeinsatz, einem realen Kundenteil, lässt sich erklären, welchen Nutzen die „intelligente Kombination“ von Fertigungsverfahren dem Anwender bringt: Es wäre nicht vorteilhaft, den Formeinsatz vollständig zu fräsen. Die notwendige Auskraglänge würde lange Laufzeiten und hohe Fräserkosten mit sich bringen. Auch wäre es nicht sinnvoll, den Formeinsatz vollständig zu erodieren, weil kleinste Untermaße und großes abzutragendes Volumen im Spiele wären. Eine eingehende Untersuchung brachte folgendes Ergebnis: Im Vergleich zu den Kosten für das vollständige Fräsen, beginnend bei den Programmierkosten, ergeben sich für die Kombination von Hartfräsen und Senkerodieren 46 % niedrigere Herstellkosten.
Die Maschinen
Die Senkerodiermaschine Form 2000 ist eine Funkenerosionsmaschine der Spitzenklasse für den technischen Formenbau. Sie lässt sich ebenso gut in eine modere Präzisionsfertigung außerhalb des Werkzeug- und Formenbaus integrieren. Der Anwender kann perfekt geformte Geometrien mit feinster Oberflächengüte erzeugen. Das Hochleistungs-Bearbeitungszentrum Mikron UCP 600 Vario hat einen Torque-Rundschwenktisch und ist für die Fünfachsen-Simultanbearbeitung in einer Aufspannung ausgelegt. Der stabile Aufbau, die Auswahl verschiedener Aufspannmöglichkeiten und die „smart-machine-Module“ sind Merkmale, die vielseitige automatische Arbeitsweise prozesssicher ermöglichen.
Arbeitsablauf
In der Linearzelle wird eine Fertigungsaufgabe als Auftrag im CAD/CAM-System angelegt. Dieses System kommuniziert mit der Software Sigma. Die Programme werden erstellt und in einer PC-Version mit der Technologie an der Maschinensteuerung „verheiratet“. An der Messmaschine der Linearzelle wird das Werkstück auf den Palettenträger gespannt, mit dem ID-Chip „verheiratet“ und gemessen. Der Werker legt die Palette an der Beladestation in die Fertigungszelle ein und der Zellenrechner sucht die zugehörigen Werkzeuge (Elektroden und Fräser). Sodann wird das Programm freigegeben. Der Zellenmanager startet die Maschine, sobald die Arbeit „an der Reihe“ ist. Die Maschine kommuniziert mit dem Roboter und wird bedient. Fertig bearbeitete Werkstücke (Paletten) nimmt der Roboter wieder auf und fährt sie in das Regalmagazin. Sie werden zurück in die Beladestation gefahren, sobald der Werker sie anfordert.
„Automation verlangt mehr, als einfach nur einen Roboter neben eine Maschine zu stellen. Automation betrifft auch das Umfeld. Eine Lösung, die zur Firma ‚A’ passt, muss nicht zwangsweise zur Firma ‚B’ passen. Automationslösungen sind individuell und müssen auf den jeweiligen Kundenbedarf abgestimmt werden“, erklärt Joachim Seele, Leiter Projektmanagement Automation/Systeme der GF AgieCharmilles in Schorndorf.
Automation hat ein Umfeld
Die Effekte einer sorgfältig geplanten Anlage werden allerdings deutlich spürbar, man denke nur an kürzere Durchlaufzeiten, erhöhte Produktivität und Flexibilität, reduziertes Fehlerpotenzial und verbesserte Konkurrenzfähigkeit. Die Linearzelle in Schorndorf gibt jedem Interessenten die Möglichkeit, rechnerisch und anschaulich eine Automation zu erwägen. Eine so getroffene Entscheidung kann als weitgehend sicher gelten.
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