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Produktivität und Wirtschaftlichkeit – sicher integriert

Planzugverfahren stellt eine zusätzliche Achse im Werkzeug bereit
Produktivität und Wirtschaftlichkeit – sicher integriert

Es gibt ihn seit Jahren, doch die Möglichkeiten zu mehr Effizienz und den messbaren Nutzen haben bislang nur wenige erkannt. Die Rede ist vom Heller-Planzug. Dabei ist dessen Funktionsweise und Nutzen denkbar einfach: Mit einer zusätzlichen Achse im Werkzeug lässt sich die Schneide radial ansteuern. So schafft man mit nur einem Antrieb neben hoher Prozesssicherheit zusätzlich eine Reduzierung der Haupt- und Nebenzeiten gegenüber herkömmlicher Lösungen.

Autor: Dr. Hannes Zipse, Leiter Branchenmanagement, Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH

Bei vielen Anwendungen muss ein enormer Zeit- und Kostenaufwand betrieben werden, um gewisse Bearbeitungen durchzuführen. Das gilt vor allem für Drehoperationen auf Bearbeitungszentren. Im ungünstigsten Fall wird hier das Werkstück ausgespannt und auf einer Drehmaschine weiter bearbeitet. Nun werden hierfür seit geraumer Zeit im Wesentlichen drei unterschiedliche Lösungen angeboten. Zunächst sind das die klassischen mechanischen Köpfe, die an der Spindel angedockt werden. Einen anderen Weg gehen dagegen die mechatronischen Systeme, die über einen Luftspalt mittels Induktionsschleife Energie und Daten übertragen.
Und es gibt den Heller-Planzug. Planzug steht dabei für das Paket aus Antrieb, Plandrehkopf und Werkzeug, inklusive der Schnittstellen. Der Antrieb für die steuerungstechnische U-Achse verläuft parallel zur X-Achse und ist in die Maschine integriert. Diese Achse, auch als Verstellwelle bezeichnet, läuft mittig durch die Spindel. Das heißt, die Antriebseinheit ist durch die Spindelmitte vollautomatisch mit dem Plandrehkopf und dem Werkzeug gekoppelt.
Dieses Konzept zeichnet sich gegenüber herkömmlichen Anbausystemen durch zahlreiche Vorteile aus. So entsteht beispielsweise keinerlei Störkontur im Arbeitsraum. Außerdem sind die Werkzeuge wesentlich leichter, da kein Gewicht des Antriebs berücksichtigt werden muss. Bei den mechatronischen Lösungen kommt hinzu, dass diese Systeme länger bauen und dadurch ein höheres Kippmoment haben. Das wiederum wirkt sich ebenso wie das Werkzeuggewicht negativ beim Werkzeugwechsel und der Zerspanleistung aus.
Der Planzug kann allerdings auch noch in anderen Bereichen punkten: Wird ein Plandrehkopf in die Spindel eingewechselt, dockt die Verstellwelle an das Werkzeug an. Dies geschieht über eine Kupplungseinheit, das heißt über die Werkzeugaufnahme sowie die Spindel und somit in einem vollkommen geschützten Raum. So werden auch offene Schnittstellen vermieden, die im Arbeitsraum Kühlschmiermitteln und dem Spänefall ausgesetzt wären und so häufig zu Störungen führen.
Ein weiterer Vorteil ist die Energieübertragung von der Maschine in den Plandrehkopf. Die Verstellwelle, ausgelegt als NC-Achse, wird über die Steuerung kontrolliert. Das hat zur Folge, dass das System immer definiert ein- bzw. auswechselt und somit erkennt, an welchem Punkt des Durchmessers die Schneide steht. So ist der Plandrehkopf jederzeit sofort – ohne Referenzlauf – einsetzbar.
Geringere Investition, mehr Nutzen
Die Idee, eine zusätzliche Achse ins Werkzeug zu packen, um die Schneide radial ansteuern zu können, hat mittlerweile in den unterschiedlichsten Branchen Einzug gehalten. Die Nachfrage ist nach wie vor groß. Der Pumpenhersteller KSB AG in Frankenthal beispielsweise bearbeitet über ein Bearbeitungszentrum Heller MCH 280 mit Planzug Armaturengehäuse. Dabei wird in Grau- und Ferroguss nicht nur ein Dichtflansch geplant, sondern auch eine Dichtrille erzeugt. Eine Bearbeitung, die mit herkömmlichen Werkzeugen nicht einfach ist. Zumal in Frankenthal jährlich zirka 40 000 Gehäuse hergestellt werden. Die Verantwortlichen sind sich aber einig, dass der Planzug eine wirklich sichere sowie produktive und wirtschaftliche Lösung ist.
Spätestens hier stellt sich die Frage, ab wann sich der Planzug rechnet. Sicher immer dann, wenn in einem Werkstück gewisse Bearbeitungsoperationen notwendig sind, die nicht nur am Rande einen Planzug erfordern. Eine Nut lässt sich fräsen – wenn auch zeitaufwändig. Sind also Bearbeitungsinhalte wie zum Beispiel mehr als 10 Einstiche, eventuell eine Kontur mit einem Sonderwerkzeug, notwendig, ist der Planzug sicher die perfekte Lösung – zumal er auch in Sachen Wirtschaftlichkeit und Flexibilität zu überzeugen weiß: Je nach Softwarestand können bis zu zehn Plandrehköpfe, unabhängig, welches Fabrikat oder uneingeschränkt beliebige Planzüge in Heller-Maschinen integriert werden.
Heller ist hier deshalb so variabel, weil das System an dieser Stelle offen ist. Gleichzeitig zeigt dieses Beispiel aber auch eine weitere Problematik mit Anbaulösungen auf: Pro Plandrehkopf muss ein Antrieb vorhanden sein. Beim Planzugkonzept hingegen ist nur ein Antrieb – unabhängig von der Anzahl an Plandrehköpfen – in der Maschine notwendig und damit wesentlich kostengünstiger bei zunehmender Anzahl der benötigten Plandrehköpfe. Dabei beeinträchtigt der Planzug die Funktion der Maschine hinsichtlich Drehzahl, Kühlmittelzufuhr oder der bereits erwähnten Störkontur nicht im Geringsten.
Zusammenfassend lässt sich also feststellen, dass der Heller-Planzug durch höhere Schnittwerte, abgekapselte Schnittstellen, geringere Werkzeuggewichte und -kippmomente oder auch dem sofortigen Einsatz der Plandrehköpfe, überzeugen kann. Ein weiterer Fakt ist allerdings dann doch noch für den ein oder anderen Anwender wichtig: Den Planzug bekommt man komplett aus einer Hand. Unabhängig welcher Anbieter von Aufsteckwerkzeugen zum Einsatz kommt.

Über Heller
Die 1894 in Nürtingen gegründete Heller Gruppe entwickelt und produziert modernste Werkzeugmaschinen und Fertigungszentren für die spanende Bearbeitung. Zum Portfolio zählen horizontale Bearbeitungszentren, 5-Achs-Bearbeitungszentren, flexible Fertigungssysteme, Maschinen für Kurbel- und Nockenwellenbearbeitung sowie Dienstleistungen. Das Unternehmen beschäftigt weltweit rund 2240 Mitarbeiter und erzielte 2009 einen Umsatz von 376 Millionen Euro.
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