Zwölf Meter Gewinde ohne Umspannen

Die Unitech-Maschinen GmbH hat seine Gewindefräsmaschinen-Baureihe weiterentwickelt. Die neue ZFWVG 400 CNC wartet mit sechs CNC-Achsen und modernster Antriebstechnik auf, ist sehr flexibel bezüglich der Bearbeitungsart und dennoch einfach zu bedienen. Der Clou: Die Werkstücke können bis zu 12 m lang und im Durchmesser 400 mm groß sein. Der Werkstückspindeldurchlass beträgt 150 mm.

Boomende Branchen wie der Energiesektor fordern vermehrt lange, aus einem Stück gearbeitete Bauteile. Die Erdölindustrie benötigt zum Beispiel Förderschnecken und -rotoren, die oft über 10 m lang sind, und die Windkraftindustrie setzt Komponenten von ähnlichen Dimensionen ein. Die Hauptwelle eines Windrads beispielsweise muss sehr massiv und mit einer Verzahnung versehen sein, um die Kraft übertragen zu können. Auch in der Kunststoffverarbeitung sind lange Extruderschnecken und ähnliches keine Seltenheit.

Um derartige Bauteile wirtschaftlich produzieren zu können, hat die Unitech-Maschinen GmbH, Chemnitz, eine neue Maschine entwickelt, die bis zu 12 m langes Stangenmaterial mit einem Durchmesser von bis zu 400 mm bearbeiten kann. „Ein typisches Beispiel ist eine lange Welle, die an beiden Enden eine Verzahnung aufweisen muss“, erklärt Entwicklungsingenieur David Neumann. „Auf nahezu allen am Markt verfügbaren Maschinen muss erst die eine und dann – nach dem Umspannen – die andere Seite gefräst werden. Das jeweils weit auskragende freie Ende muss entsprechend gestützt werden. Wir schaffen mit der ZFWVG 400 CNC eine hochpräzise Bearbeitung in einer Aufspannung und sparen dadurch zusätzlich eine Menge Zeit.“

Wachsender Erfolg

Unitech ist schon seit langem mit Fräsmaschinen verschiedenster Art vertraut. Das Unternehmen begann 1995 ursprünglich als Service-Dienstleiter für Heckert-Werkzeugmaschinen. Später kam das Retrofitting alter Maschinen hinzu, und mit dem Kauf der Rechte für die Produktion von Heckert-Konsolfräsmaschinen im Jahr 2001 wurde die Basis für die eigene Maschinenfertigung geschaffen. Der Erfolg spiegelt sich in den Mitarbeiterzahlen wieder, die von 1995 bis 2002 von drei auf fünfzig anstieg. Heute beschäftigt das Unternehmen 65 Mitarbeiter. Zusätzlich zum Verkauf der eigenen Dreh- und Fräsmaschinen hat Unitech den Vertrieb namhafter Maschinenhersteller übernommen, wie zum Beispiel Hardinge, Union, Famar, Matec, MCM und MTE.

Der Bau von Wälz- und Gewindefräsmaschinen erfolgte auf Drängen einiger Kunden, die gerne eine Weiterentwicklung einer von Heckert bis in die 80ger Jahre produzierte Maschine haben wollten. Nach der Generalüberholung einiger Maschinen wurde die Maschine konstruktiv überarbeitet und erweitert.. Die rein konventionelle Maschine kann je nach Ausführung Werkstücke bis Durchmesser 250 mm über eine maximale Fräslänge von 10.000 mm bearbeiten.

Größte Stärke ist ihre Flexibilität. Denn über verschiedene, wechselbare Fräsapparate eignet sie sich zum Längs-, Wälz-, Finger- und Gewindefräsen. Das heißt, der Anwender kann Wellen mit einer Längsnut versehen, Keilwellen achsparallel oder drallförmig nuten, gerad- oder schrägverzahnte Stirnräder sowie Schnecken und Schneckenräder herstellen. Die ZFWVG 250 wird außerdem zum Langgewindefräsen ein- und mehrgängiger Außengewinde sowie zum Kurzgewindefräsen von Außen und Innengewinden eingesetzt. Ihre Präzision beruht in erster Linie auf einem stark verrippten Gusskörper mit sehr steifem Aufbau.

CNC-Steuerung und Antriebe ersetzen Zwangsläufe

Im Jahr 2008 entschlossen sich die Verantwortlichen zu einem steuer- und antriebstechnischen ‚Upgrade‘ der ZFWVG 250, da ihr rein manueller Betrieb nicht mehr zeitgemäß ist und eine bediengerechte Oberfläche des Operations Panels auch die Möglichkeit von Daten, -Programm und Wissensspeicherungen eröffnet. CNC-Techologie ersetzt die veraltete Gewinde- und Wälzfrästechnik, bei der mit Wechselrädern ein Zwangslauf zwischen Werkstückspindel- und Leitspindel beziehungsweise zwischen Fräser- und Werkstückdrehung erzeugt wird.

Das Ergebnis ist die ZFWVG 300 CNC, bei der die beiden Linearachsen Z (Axialvorschub) und X (Radialvorschub) sowie die rotatorischen Achsen für Werkstück und Werkzeug über eine CNC gesteuert werden. Zwei weitere Stellachsen sind vorerst weiterhin manuell bedienbar. Entwickler Neumann erklärt: „Wir haben zahlreiche Zahnräder, Wellen und Lager im Getriebekasten durch eine moderne Fanuc CNC-Steuerung der Serie 31i-A und die mechanischen Zwangsläufe durch ein elektronisches Getriebe ersetzt. Die mathematischen Verhältnisse werden nach Eingabe des Bedieners berechnet und umgesetzt.“

Der Verzahnspezialist ist mit den eingesetzten Fanuc-Komponenten sehr zufrieden. Besonders vom elektronischen Getriebe ist er angetan: „Das ist ein komplexes Bauteil, das die mechanischen Zwangsläufe ersetzen muss, gerade beim Wälzfräsen sehr hoch auflösend. Die zu berechnenden Brüche müssen oftmals auf 10 bis 20 Stellen nach dem Komma exakt sein, damit Teilung und Drall der Verzahnungen stimmen. Die technischen Voraussetzungen waren bei Fanuc von Grund auf gegeben, und die Erfahrung unserer Ansprechpartner half uns, das Rad nicht neu erfinden zu müssen.“

Bedienung deutlich vereinfacht

Während bei der alten 250er-Maschine der Bediener großes technologisches Wissen mitbringen musste, ist bei der ZFWVG 300 CNC das Programmieren relativ einfach. Unitech hat mit der Software Fanuc Picture eine spezielle Oberfläche entwickelt, die den Bediener durch das Menü führt. Die benötigten Daten werden automatisch abgefragt, und vor Fehleingaben muss er keine Angst haben. Denn interne Abfragen und Querauswertungen machen Fehler sichtbar und weisen den Bediener darauf hin. „Wir nennen diese Einheit Technologiespeicher“, sagt David Neumann. „Für unterschiedlichste Bearbeitungsaufgaben haben wir dort Standards hinterlegt, die den Betrieb der Maschine auch für ungelernte Bediener ermöglichen sollen.“

Die Zyklen mussten sich die Unitech-Spezialisten selbst erarbeiten, denn sie sind ein wohlgehütetes Geheimnis jeden Anbieters von Wälz- und Gewindefräsmaschinen. Für die Umsetzung der Zyklen bekam David Neumann Unterstützung von Fanuc-Seite. Er berichtet: „Sobald wir wussten, wann welche Achse mit welcher anderen zusammenwirken muss, halfen uns die Fanuc-Fachleute bei der Umsetzung.“

Die Zukunft gehört der komplett CNC-gesteuerten Bearbeitung

Was die Steuerung anbelangt, entschieden sich die Verantwortlichen für die Fanuc Highend-CNC der Serie 31i-A. „Schon bei der Entwicklung der ZFWVG 300 CNC hatten wir die Zukunft im Visier, die ganz klar der sechsachsig CNC-gesteuerten Bearbeitung gehört. Daher hatten wir uns schon gleich für eine Steuerung entschieden, die eine ausreichende Anzahl an Achsen bereitstellt und von der Funktionalität noch Spielraum nach oben bietet“, argumentiert Entwicklungsingenieur Neumann. „Um eine einheitliche Linie zu fahren, die sowohl unserem Personal als auch den Kunden mit mehreren unserer Maschinen entgegen kommt, haben wir uns für die Serie 31i-A entschieden. Wir setzen sie übrigens auch bei anderen Unitech-Maschinen ein.“

Auch mit den Antrieben ist er höchst zufrieden. Die Fanuc Alpha iS-Motoren zeichnen sich, laut Neumann, durch ihre Kompaktheit und eine sehr hohe Leistungs- und Drehmomentdichte aus. Die Zusammenarbeit bezüglich der Motorenauslegung und der gesamte Support habe perfekt geklappt. Neben der Leistungsstärke und Zuverlässigkeit der Komponenten ist für Unitech wichtig, dass der Steuerungs- und Antriebshersteller weltweit akzeptiert ist und überall guten Service leistet. In dieser Hinsicht ist Fanuc als Weltmarktführer mit einem dichten Niederlassungsnetz über den gesamten Globus ein idealer Partner.

Neueste Elektronik steigert die Effizienz

Ins zukunftsträchtige Maschinenkonzept der ZFWVG 400 CNC hat Unitech die fortschrittlichen Elemente der 300 CNC übernommen und weiter ausgebaut. So ist es gelungen, über den modularen Aufbau die Flexibilität der Vorgängermaschinen zu bewahren, aber eine bedeutend höhere Effizienz zu erreichen. Dazu tragen die neuesten elektronischen Lösungen, aber auch die neueste Werkzeugtechnik bei. Anstatt der bisherigen Vielzahl an Fräsapparaten wurde für die ZFWVG 400 CNC eine flexible Lösung entwickelt, die sich fürs Wälz-, Gewinde- und Nutenfräsen von Werkstücken bis zu einer Länge von 12000 mm gleichermaßen eignet. Es wird neueste Antriebs- und Getriebetechnik eingesetzt, die zum Beispiel die Vorteile von Direktantrieben nutzt. Der neue Apparat kann größere Werkzeuge fassen und ermöglicht es aufgrund seiner steiferen Struktur, beschichtete und Hartmetall-Werkzeuge einzusetzen, die mit höheren Schnittwerten gefahren werden.

Auch für neue Verfahren steht die Tür offen: So soll auf der ZFWVG 400 CNC das Gewindewirbeln möglich sein. Spezielle Wirbelapparate in verschiedenen Baugrößen sollen eine Zeitersparnis von 60 bis 70 Prozent bei bestimmten Bearbeitungsfällen im Vergleich zum Gewindefräsen realisieren.W

www.fanuccnc.de

www.union-machines.com