Als Spezialist für vierachsige Bearbeitungszentren ist Heller schon seit den 60er Jahren bekannt. Mit der 2007 vorgestellten H-Baureihe (H für horizontal) brachte das Unternehmen dann eine Werkzeugmaschine auf den Markt, die von Anwendern vieler Branchen als Benchmark betrachtet wird. Insbesondere Hersteller und Zulieferer des breit angelegten Industrial-Sektors (u. a. Maschinenbauer, Lohnfertiger, Energie- und Fluidtechniker), aber auch Unternehmen aus dem Automotive-Bereich setzen die horizontalen 4-Achs-Maschinen für die Produktion mittlerer bis großer Stückzahlen ein.
Im Frühjahr 2020 gingen die ersten Maschinen der bereits vierten Generation bei ausgewählten Kunden in Feldtest-Betrieb. Dr. Manuel Gerst, Entwicklungsleiter bei Heller, erklärt: „Unser Ziel war es, die H-Baureihe im realen Einsatz auf Herz und Nieren zu prüfen und dem Markt Anfang 2021 eine ausgereifte Maschine zur Verfügung zu stellen.“
Geplant, getan. Seit Februar 2021 verkauft Heller die neuen horizontalen Bearbeitungszentren in den Baugrößen H 2000, H 4000, H 5000 und H 6000. Sie decken den Hubbereich von 630 mm bis 1 000 mm ab: Die ersten zwei für Werkzeuge mit HSK-A 63 die größeren mit HSK-A 100.
Durch die Konstruktion in Modulbauweise mit vielen Standardkomponenten, haben Anwender zahlreiche Möglichkeiten, die Maschine an ihre jeweiligen Bedürfnisse anzupassen. Grundsätzlich gibt es hinsichtlich der Antriebstechnik zwei Ausstattungspakete: Power und Speed. Power eignet sich für mittlere Losgrößen und die Bearbeitung von Stahl und schwer zerspanbaren Werkstoffen. Speed ist insbesondere für die Bearbeitung von Gusseisen, Aluminium und anderen Leichtmetallen in hohen Stückzahlen geeignet.
Um bestmögliche Produktivität mit der jeweils benötigten Präzision zu erreichen, hatte das Team von Manuel Gerst mehrere Themen im Blick. Als eines der wichtigsten nennt er die Reduzierung der Nebenzeiten. In Zahlen: „Bei der Gen4 ist es uns im Ausstattungspaket Speed gelungen, die Span-zu-Span-Zeiten um durchschnittlich 10 Prozent zu reduzieren“, sagt der Entwicklungsleiter und ergänzt: „Entscheidend sind unter anderem schnelle Positionierzeiten. In Feldtests konnten wir auch Verbesserungen der Zykluszeiten von rund sieben Prozent nachweisen.“
Als hilfreich erweist sich hierbei auch der neue Technologiezyklus AutoSet für eine gewichtsabhängige Dynamikanpassung der Z- und B-Achse, der im Ausstattungspaket Speed enthalten ist. Damit lässt sich in direkter Korrelation zur Zuladung bestmögliche Achsdynamik erreichen. Darüber hinaus optimierten die Entwickler den Werkzeugwechselablauf, um auch bei mittleren Werkzeuggewichten Zeitvorteile zu erreichen, und verkürzten zudem die Spindelhochlaufzeiten. Diese liegen jetzt je nach Spindelgröße zwischen bei rund 1,4 und 2,6 Sekunden.
Heller Inline-Spindel für Gen4 in drei Varianten
Gleichzeitig gelang es dem Nürtinger Maschinenbauer, die Hauptzeiten der vierten Generation seiner H-Baureihe zu verbessern. Als entscheidend hierfür nennt Gerst in erster Linie das Herz der Maschine – die Spindel. Diese Eigenentwicklung gibt es bei der Gen4 in drei Varianten: als Power (PC), Speed (SC) und neu als Dynamic Cutting (DC). Alle Spindeln sind mit HSK-A 63 oder HSK-A 100 Schnittstelle verfügbar. Dabei kombinieren insbesondere die DC-Einheiten hohe Drehmomente perfekt mit hohen Drehzahlen. Die „DC 63 i“ leistet 16 000 min-1 und 180 Nm, die „DC 100 i“ erreicht 12 000 min-1 und 400 Nm. „Wer noch höhere Drehmomente braucht, kann für die H 5000 und H 6000 übrigens nach wie vor auf unsere klassischen Getriebespindeln zugreifen, die es mit bis zu 2.292 Nm gibt“, ergänzt Gerst.
Allein die hohen Kräfte der Spindel und die extreme Dynamik der Achsen reichen jedoch nicht aus, um die Produktivität der Maschine in der Praxis zu erhöhen. Dazu braucht es auch eine entsprechende Stabilität und das richtige Dämpfungsverhalten. Vor diesem Hintergrund ist die klassische Bauweise mit Doppelantrieb in Z geblieben und wurde in vielen Details weiter optimiert.
High-Accuracy und U-Achse als beliebte Optionen
Dank zahlreicher Neuerungen erreichen die Maschinen der H-Baureihe bereits hohe Grundgenauigkeiten und Oberflächengüten. In Kombination mit dem optionalen High-Accuracy Paket können diese Werte nochmal gesteigert werden. Zudem lassen sich selbst etwaige Temperaturschwankungen einfach und schnell ausgleichen.
Mit der integrierbaren U-Achse des Heller Planzugsystems sind Anwender darüber hinaus in der Lage, Konturdrehaufgaben an ihren Bauteilen mit aussteuerbaren Werkzeugen zu erledigen. Eine Option, die laut Fabian Mattes, Vertriebsleiter bei Heller, häufig gewünscht wird. Er ergänzt: „Damit entfällt in der Serienfertigung mitunter der sonst notwendige Wechsel auf eine Drehmaschine, was enorm viel Zeit und damit Kosten spart.“
Reduzierte Lifecycle Kosten
Bares Geld sparen Anwender zudem durch reduzierte Lifecycle Kosten. Dies erreichen die Maschinen von Heller auf unterschiedliche Weise. Den Entwicklern ist es beispielsweise gelungen, den Energieverbrauch in der neuen H-Baureihe zu senken. Drehzahlgeregelte Pumpen im Hydraulikaggregat und im Hochdruckbereich der Kühlmittelanlage, smarte Abschaltstrategien von Energieverbrauchern sowie die Nutzung der Maschinenabwärme durch optionale Wasser- Kühlaggregate und vieles mehr sorgen für einen geringen Energiebedarf.
Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH
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