U-Achssystem

Intelligente Zerspanung

Die Fachhochschule Kiel bietet ihren Maschinenbaustudierenden im angegliederten Institut für CIM-Technologietransfer CIMTT praktischen Unterricht auf aktuellem Niveau. Besonders beliebt bei Lehrkräften und Studierenden ist das Komet Komtronic U-Achssystem UAS125 auf dem horizontalen Bearbeitungszentrum Grob G350, weil damit auch komplizierte Geometrien gelingen.

Mit dem Komet Komtronic U-Achssystem UAS125 lässt sich auf dem Grob-BAZ G350 die Innenkontur der Gasdüse mit einem selbstgeschliffenen Werkzeug bearbeiten. (Bild: CIMTT)

Das „Institut für CIM-Technologietransfer“ CIMTT wurde 1989 mit dem Ziel gegründet, CIM-Technologien in die Industrie zu transferieren. Seit es im Jahr 2014 der Fachhochschule Kiel angegliedert wurde, steht es in erster Linie für studentische Projekte zur Verfügung. Bendix-Michael Tank, Laboringenieur und Fertigungsleiter in Bereich Zerspanung, erklärt: „Unser Institut dient der Lehre, der Forschung und Entwicklung sowie dem Technologietransfer. Innovationen spielen eine große Rolle. So realisieren wir derzeit eine ‚Digitale Fabrik‘.“

Zum Maschinenpark des CIMTT gehören neben einer Drehmaschine mit angetriebenen Werkzeugen und einer Hochgeschwindigkeitsfräsmaschine auch zwei Bearbeitungszentren. Das horizontale BAZ G350 von Grob wurde 2011 angeschafft. „Bei dieser Investition hatten wir besonderes Glück“, erinnert sich Tank. „Wir äußerten den Wunsch, zur Maschine ein U-Achssystem zu bekommen, worauf sich Grob mit der Komet Group in Verbindung setzte, die ganz unbürokratisch eine solche U-Achse bereitstellte.“ Das Bearbeitungszentrum wurde damals mit einer vorgerüsteten Komet U-Achse UAS 125 angeliefert. „Das Schönste dran“, freut sich der Fertigungsleiter, „wir erhielten das mechatronische Werkzeug besonders kostengünstig, weil uns die Komet Group unterstützen wollte.“ Doch auch der Besigheimer Werkzeughersteller hat einen Zusatznutzen von dieser Installation, da sie als Referenz für den norddeutschen Kundenstamm dient. Vorangegangen waren bereits andere Musterinstallationen am CIMTT, zum Beispiel die eines elektronischen Feinspindelkopfes M042, mit denen alle Beteiligten positive Erfahrungen gesammelt hatten. Unabhängig davon setzt das CIMTT verschiedenste Komet-Werkzeuge ein.

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Komplizierte Konturen erzeugen

Besonders beliebt ist bei Tank und seinen Studenten besagtes Komet Komtronic U-Achssystem auf dem Grob-BAZ, weil es der Maschine einen weiteren Freiheitsgrad verschafft und zugleich die erzeugte Qualität verbessern kann. Eine solche U-Achse besteht im Wesentlichen aus einem kompakten Plandrehkopf mit Einfachschieber, der mittels Servomotor angetrieben wird. Die Energie zur Versorgung der Elektronik und des Antriebs sowie die Daten werden berührungslos induktiv in das U-Achssystem übertragen. So ist ein solches Werkzeug – dank frei programmierbarer und dynamisch während der Bearbeitung einstellbarer Schneide – eine automatisch einwechselbare NC-Achse. Eingebunden in die Maschinensteuerung erfolgt die Programmierung in der üblichen NC-Programmiersprache mit allen Funktionalitäten.

Auf der AMB 2016 wurde die neue Baureihe 3 der Komet Kom-Tronic U-Achse UAS160 vorgestellt. Sie bietet Vorteile wie eine kompaktere und dadurch stabilere Bauweise, den Einsatz des direkten Wegmesssystems am Schieber und ein 48-V-Betriebssystem. (Bild: Komet Group)

Komet Komtronic U-Achssysteme ermöglichen beliebige Kontur- und Drehbearbeitungen an nicht rotationssymmetrischen Teilen. Zusammen mit Standardwerkzeugen oder maßgeschneiderten Aufsatzwerkzeugen und optimal ausgewählten Wendeschneidplatten können Konturen in Bohrungen sowie Außenbearbeitungen realisiert werden. Zudem lassen sich Feinbearbeitungen wie das Schleifen, Rollieren und Honen auf dem Bearbeitungszentrum realisieren. Tank erklärt den Einsatz am CIMTT: „Wir zerspanen hier in erster Linie Prototypen, die allerdings komplizierte Geometrien in Bohrungen – zum Beispiel Hinterschnitte – oder kegelähnliche Freiformkonturen innen und außen aufweisen können.“ Als Beispiel erwähnt er eine Gasdüse, deren Innenkontur ausgedreht werden muss. „Mit der Komet U-Achse und einem selbstgeschliffenen Werkzeug gelingt uns das recht einfach.“

Durch die freie Programmierbarkeit der zusätzlichen Achse sparen sich die Anwender auch aufwändige Sonderwerkzeuge, die für die Prototypenfertigung zu teuer wären und deren Herstellung den erwarteten knappen Zeitrahmen sprengen würde. Der Fertigungsleiter ergänzt: „Zudem befähigt die U-Achse die CIMTT-Mitarbeiter in vielen Fällen zur Komplettbearbeitung. Und, wenn erforderlich, können sie Oberflächengüten im Nanometerbereich erzeugen.“ Für ihn ist klar: „Damit können unsere Studenten erleben, was Stand der Technik bedeutet.“ Die Entwicklung dieser mechatronischen Werkzeuge schreitet permanent voran. Für einen Schub in Richtung Höchstpräzision sorgte zum Beispiel das von der Komet Group patentierte direkte Wegmesssystem am Schieber (SMS), das seit 2014 als optionale Ergänzung für U-Achsen und die rein mechanischen KomDrive-Plandrehköpfe zur Verfügung steht. Durch die unmittelbar am Schieber stattfindende Wegmessung werden Störgrößen mechanischer Elemente, wie die Toleranzen der Antriebselemente, Temperaturgang und Verschleiß berücksichtigt. Die Steuerung kann unmittelbar auf die Messdaten reagieren, so dass sich die Genauigkeit des Messsystems, das eine Auflösung kleiner 1 µm aufweist, in der Bearbeitungs-qualität widerspiegelt.

Fertigungsleiter Bendix-Michael Tank schätzt neben der Flexibilität, die ihm die Komet U-Achse verleiht, auch den einfachen Umgang mit dem System.

Und der Blick der Werkzeugentwickler richtet sich in die Zukunft. Michael Renz, Leiter Produktlinie Aussteuerwerkzeuge bei der Komet Group, erklärt: „Mit intelligenten Werkzeugen lässt sich die Zerspanung in vielen Fällen flexibler und kostengünstiger gestalten. Doch diese Technik muss noch einfacher verwendbar sein. Daher sind wir dabei, die Energie- und Datenübertragung zu standardisieren und den Weg zu Industrie 4.0 zu ebnen.“ kf

EMO, Halle 4 Stand A64

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