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Vitale Spindelfertigung

Fertigung der Losgröße Eins ist bei GMN ganz normal
Vitale Spindelfertigung

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Für den Kugellager- und Spindelspezialist GMN aus Nürnberg sind fast alle Kundenanforderungen realisierbar, von hochpräzisen Sonderbauformen bis hin zum High-End-Bereich langlebiger Hochgeschwindigkeits- und Hochfrequenzschleifspindeln. Künftig will das Unternehmen mehr Intelligenz in und an die Spindeln bringen, um beispielsweise die vorbeugende Wartung zu verbessern.

„Wir fühlen uns dort wohl, wo die Luft dünn wird“, sagt Vertriebsleiter Dieter Weiss und meint den High-End-Bereich bei Maschinenspindeln, für den GMN umfangreiches technisches Knowhow zu bieten hat. Zum Beispiel seien 250 000 U/min für Innenschleifspindeln schon ziemlich hoch, ist aber für GMN noch längst nicht das Ende der Fahnenstange. „Wenn der Kunde noch höhere Drehzahlen möchte, so können wir ihm die passenden Spindeln liefern“, sagt er und fährt fort: „Denn wir fertigen nicht nur die Spindeln, sondern auch die entsprechenden Kugellager dazu. Das macht unsere Kompetenz aus. Darüber hinaus besitzen unsere Spindeln die verschiedensten Schnittstellen für industrielle Präzisionswerkzeuge, die im Miniaturbereich arbeiten. Damit lassen sich beispielsweise auch mit kleinen Schleifkörpern und ausreichend hohen Schnittgeschwindigkeiten Bohrungen für Diesel- und Benzineinspritzsysteme oder Miniaturkugellager mit einem Innenring von nur ein oder zwei Millimeter Durchmesser herstellen.“ Unsere Spindeln arbeiten hier in einem Bereich, erklärt Weiss, den GMN mit keinem anderen Spindelhersteller teilt. „Denn für Spindeln braucht man Kugellager. Je präziser die Kugellager sind, umso bessere Spindeln hat man. Und mit genaueren Spindeln kann man wiederum bessere Kugellager herstellen“, so Weiss weiter.

Spindelspezialist der Premiumklasse
Die Bandbreite der Schleifanwendungen ist riesig und reicht von Turbinen- und Triebwerksschaufeln bis zu Automobilkomponenten, den Formenbau oder die Uhrenindustrie. „Die Spindel ist das Herzstück einer Maschine“, sagt Weiss und betont, dass diese Maschinenkomponente maßgeblich für die Fertigungsqualität und die Genauigkeit verantwortlich ist. „Schleifen ist diejenige Bearbeitungstechnik, die höchste Oberflächengüte und Formgenauigkeit bietet“, ergänzt Dr.-Ing. Bernd Möller, Leiter Entwicklung und Konstruktion Spindeltechnologie bei GMN. Und mit den Hochleistungsspindeln, die u.a. durch ihre Steifigkeit und den Einsatz von Hochpräzisionskugellagern und Spezialantrieben die außergewöhnlich hohen Drehzahlen erreichen, können Präzisionsteile auch sehr schnell und besonders effektiv hergestellt werden.
Spindeln für alle Spezialfälle
Das Portfolio der Spindeltechnik umfasst Hochleistungs-Werkzeugspindeln mit integriertem Motor sowie manuellem oder automatischem Werkzeugwechsel zum Schleifen, Drehen und Fräsen, Werkstückspindeln für Schleifen und Drehen sowie Präzisionsspindeln für Riemenantrieb. Neben standardisierten Baureihen mit einer großen Auswahl an Ausstattungsoptionen hat sich GMN auf kundenindividuelle Spezialbereiche fokussiert.
Die Baureihen unterscheiden sich nach verschiedenen Leistungsmerkmalen und erreichen Drehzahlen bis zu 250 000 U/min, Leistungen bis zu 350 kW und Drehmomente bis 1750 Nm. Gelagert werden die Spindeln mit Hochpräzisions-Hybridkugellagern, bei denen die Kugeln aus Keramik (Siliziumnitrid) bestehen. Für den wartungsfreien Betrieb während der Kugellagerlebensdauer sorgt eine Fett-Dauerschmierung mit Sperrluftabdichtung bzw. eine Öl-Luft-Schmierung, geeignet für besonders hohe Drehzahlen. Gekühlt werden die Spindeln über ein integriertes Flüssigkeitskühlsystem, dessen Kühlmittel über hochpräzise geregelte Kühlaggregate temperiert wird.
Mit GMN Original-Service so gut wie neu
Die Lebensdauer einer Spindel hängt grundsätzlich von ihrer Beanspruchung, der Konstruktion sowie der Art und Auslegung der Lager ab. Wer Wartungspläne einhält und Herstellervorgaben beachtet, kann die angegebene Betriebsstundenzahl meist positiv beeinflussen. Doch wenn der Spindelservice fällig ist, ist der Gang zum Fachmann ratsam. Als Hersteller bietet GMN exklusives Knowhow auch für Reparaturen und Ersatzteile. Dies bietet dem Kunden dauerhafte Produktionssicherheit.
„Im Werk können wir alles reparieren“, erklärt Weiss. „Wir haben den Anspruch, dass eine reparierte Spindel die gleichen Laufeigenschaften und Toleranzen hat wie im Neuzustand, und wir verbauen nur Originalteile. Der Prüfablauf und die Prüfkriterien sind für reparierte Spindeln identisch mit der Neufertigung. Wir bieten dem Kunden damit ein zertifiziertes Produkt, das alle Toleranzen für Rundlauf, Schwingungen, Temperaturen, et cetera einhält. So einen Service kann nur ein Hersteller von Spindeln bieten.“ Leider, sagt der Vertriebsleiter augenzwinkernd, könne man so eine Reparatur oder Wartung viel zu oft machen. So ist es fast alltäglich, dass Spindeln, die seit 30 oder 40 Jahren klaglos ihren Dienst tun, bei GMN auf der Werkbank landen.
Selbst für Maschinen, die ein Menschenleben im Einsatz waren, kommen ab und zu Reparaturanfragen. Oft gibt es dann zwar keine Ersatzteile mehr, meistens aber ein GMN-Nachfolgeprodukt, das eingebaut werden kann. „Und weil wir auch aus dieser Zeit noch Unterlagen haben, wissen wir genau, was wir vor 85 Jahren geliefert haben“, erklärt Weiss.
Wie sieht die Zukunft des Schleifens aus?
In vielen Anwendungen konnte das Hochpräzisionsschleifen durch kein anderes, alternatives Bearbeitungsverfahren ersetzt werden. Obwohl die Schleiftechnik stark auf umfangreiche praktische Erfahrung aufbaut und daher oft mit sehr konservativen Schnittdaten gearbeitet wird, hat sich die Schleiftechnologie in den letzten Jahrzehnten rapide weiter entwickelt. Dies schlägt sich auch im Auftragseingang nieder. „Immer mehr Kunden verlangen individuelle Lösungen. Das spornt uns zur schnellen und kostengünstigen Abwicklung an“, meint Weiss. „Und hier kommt uns unsere jahrzehntelange Erfahrung zu Gute.“ Dieser Trend wird sich weiter fortsetzen, schätzt Weiss, „denn der Bedarf ist da.“ Für GMN ist dies trotzdem eine große Herausforderung, mit den vielen möglichen Optionen, die eine Schleifspindel zu bieten hat, sinnvoll und ökonomisch umzugehen. „Wir versuchen deshalb, über eine gewisse Standardisierung die vielfältigen Wünsche unserer Kunden mit einer immer rationelleren Fertigung in Einklang zu bringen“, erläutert Möller.
Eine andere Herausforderung sieht er in der Notwendigkeit, die Lebenszykluskosten der Werkzeugmaschinen zu verringern. Für die Spindeln bedeutet das zum Beispiel die Optimierung von Lagerung und Schmierung, ein höherer Wirkungsgrad der Spindelmotoren und eine konstruktive Optimierung. Darüber hinaus fordert der Markt, dass niedrigere Werte bei den Geräuschemissionen eingehalten werden. „Wir arbeiten in unserer F+E-Abteilung an Spindeln mit integrierter – fast wartungsfreier – Ölschmierung, die höchste Drehzahlkennwerte bei minimalem Schmierstoffverbrauch ermöglicht. Im Gegensatz zur Öl-Luft-Schmierung wird keine Druckluft zum Transport des Schmierstoffs zum Lager benötigt; dadurch können der Luftverbrauch und das Geräuschniveau der Spindel deutlich gesenkt werden.“ Die Spindel der Zukunft wird auf jeden Fall intelligenter: Gefragt sind automatische Überwachungs- und Steuerungssysteme, die Betriebszustände erfassen und über ausgelesene Sensordaten den Arbeitsprozess der Spindel optimieren. „Schwingungen erkennen, Temperaturen erfassen, Schmierstoffe dosieren, das alles muss künftig automatisch möglich sein, weil es der vorbeugenden Wartung und der Verbesserung des Servicefalls dient“, erklärt Möller.
GMN Paul Müller Industrie GmbH & Co. KG www.gmn.de

Der Autor:
Rainer Förster ist Leiter Marketing bei der GMN Paul Müller Industrie GmbH & Co. KG

„Wir fertigen Einzelstücke auf Anhieb perfekt!“

Interview mit GMN-Entwicklungsleiter Dr.-Ing. Bernd Möller über Qualität, Zuverlässigkeit und jede Menge Spezialwissen.
mav: Was kann GMN besonders gut?
Möller: Unser gesamtes Knowhow aus knapp 100 Jahren bringen wir in die kundenspezifische Fertigung ein. Wir stellen etwa 6000 Spindeln pro Jahr her, davon 2000 bis 3000 verschiedene Typen. Das heißt jede Ausführung wird im Schnitt nur drei Mal produziert. Wir sprechen schon von Serienproduktion, wenn wir zehn gleiche Spindeln fertigen. Doch in vielen Fällen liefern wir eben auch Einzelstücke. Unsere Fertigung ist in der Lage, eine solche Vielfalt in wiederholgenauer Qualität und zur festgelegten Lieferzeit zu produzieren.
mav: Wie schaffen Sie das?
Möller: Unsere Abteilungen Konstruktion, Arbeitsvorbereitung und Produktion sind auf die Kombination von Auftrags- und Serienfertigung perfekt abgestimmt. Wir verfügen über einen großen Erfahrungsschatz, der uns in die Lage versetzt, die Kundenanforderungen sofort umzusetzen. Wir müssen nicht erst ein, zwei, drei Prototypen bauen und uns so langsam dem Optimum nähern, sondern fertigen auf Anhieb funktionierende Spindeln, auch mit Losgröße Eins.
mav: Welche Voraussetzungen muss GMN dafür mitbringen?
Möller: Neben unserem Maschinenpark, den Montagearbeitsplätzen, Prüfständen und Messmaschinen, die auf unsere Anforderungen bezüglich Qualität und Losgröße abgestimmt sind, sind das Wissen und die Erfahrung der im Entwicklungs- und Produktionsprozess beteiligten Mitarbeiter wesentlich. Für jede Neukonstruktion wird eine detaillierte Lagerberechnung mit einer von GMN entwickelten Software durchgeführt. Die Steifigkeiten und das Schwingungsverhalten werden mit Hilfe einer – für Spindelanwendungen optimierten – Simulationssoftware (FEM) berechnet. Dadurch kann das Betriebsverhalten der Spindel bereits vor Fertigung und Testlauf in Bezug auf die Kundenanforderungen simuliert und gegebenenfalls optimiert werden.
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