Auf Präzision und Flexibilität getrimmt

Alle CNC-Drehmaschinen und CNC-Bearbeitungszentren von Niles-Simmons sind modular aufgebaut und in einem weitem Spektrum für die verschiedensten Bearbeitungen gerüstet. Das Automatisierungskonzept wird von Siemens jeweils spezifisch dazu ausgearbeitet. In enger Partnerschaft entstehen so anwendungsbezogene Maschinen höchster Produktivität und Genauigkeit.

Wer die Möglichkeit hat, durch die Montagehallen von Niles-Simmons in Chemnitz zu gehen, stellt bald fest: Hier gibt es alles, außer Standardmaschinen. Gleichwohl folgen die Werkzeugmaschinen einem Baukastenprinzip, das es aber durch seine umfangreichen Erweiterungen erlaubt, genau das herzustellen, was der Kunde für seine jeweiligen Bearbeitungsaufgaben braucht – typisch „Made in Germany“. Mit dieser Innovationskraft und Flexibilität ist das Unternehmen auf allen wichtigen Weltmärkten präsent. „Besonders wichtig sind derzeit die wachsenden Zukunftsmärkte der BRIC1-Staaten wie zum Beispiel Russland oder China“, so der Marketing Manager, Pierre Seidel.

Die Niles-Simmons Industrieanlagen GmbH gehört zur Niles-Simmons-Hegenscheidt-Gruppe mit dem Hauptsitz in Chemnitz und einer Reihe von weiteren Produktionsstätten in Deutschland, den USA und China. Das Unternehmen baut Werkzeugmaschinen für die Automobilindustrie, die Luft- und Raumfahrtindustrie, die Eisenbahnindustrie, den allgemeinen Maschinenbau und den Werkzeug- und Formenbau. Dazu kommen komplette Fertigungslinien, zum Beispiel für die Kurbelwellen- oder Getriebewellenherstellung. Hervorzuheben sind die hohe Fertigungstiefe des Unternehmens und das kundenspezifische Know-how. Das heißt, es werden hochpräzise CNC-Drehmaschinen für äußerst komplexe Anwendungen im eigenen Haus entwickelt, konstruiert, hergestellt und weltweit vertrieben. Neben der angesprochenen Flexibilität zeichnet sich das Unternehmen durch ein hohes Qualitätsniveau aus. Zertifizierungen wie ISO 9001 und VDA2 6.4 sprechen dafür. Eine von vielen Besonderheiten sind die CNC-Dreh-Fräsbearbeitungszentren mit mehreren Schlitten für die Komplettbearbeitung anspruchsvoller Werkstücke. Fräsoperationen können derzeit nach zwei Grundprinzipien integriert werden: zum einen orthogonal mit zur Werkstückachse senkrecht stehender Werkzeugachse (orthogonales Dreh-Fräsen) und zum anderen achsparallel, wobei zur Werkzeug- und Werkstückachse parallel laufende Fräsräder zum Einsatz kommen. Neben dieser Vielfalt bringt das orthogonale Dreh-Fräsen beispielsweise bei Großkurbelwellen „eine höhere Genauigkeit und eine Optimierung der Bearbeitungszeit, als man es bei einer reinen Drehbearbeitung kennt“, betont Matthias Hertel, Technologe beim CNC-Maschinenbauer.

Die mechanische Basis: Stabilität und Flexibilität

Die mechanische Basis der CNC-Maschinen ist äußerst stabil ausgelegt. Alle Hauptkomponenten wie Bett, Spindelgehäuse, Schlitten und Reitstock sind Gussteile. Eine großzügige Dimensionierung und eine Optimierung per Finite-Elemente-Berechnung sorgen nach Aussagen des Unternehmens selbst „für außerordentliche Dauergenauigkeit, kombiniert mit hoher Zerspanungsleistung und langer Lebensdauer.“

Das Maschinenbett der C- und N-Baureihe wird als 30 Grad geneigtes Schrägbett ausgeführt, gute Zugänglichkeit und eine gute Spanabfuhr sind somit garantiert. Eine Kombination aus Wälz- und Gleitführungen vereinen die Themen Zerspanungsleistung und hohe Dauergenauigkeit. Auf dem Maschinenbett laufen CNC-positionierbare Einheiten wie die Schlitten der CNC-Frästürme, der Reitstock und die Lünetten. Auch eine Gegenspindel ist statt des Reitstocks einsetzbar, wenn es die jeweilige Bearbeitungsaufgabe beziehungsweise die Kundenspezifika erfordern. Der Hauptspindelantrieb sowie der optimale Gegenspindelantrieb können je nach Bearbeitungsaufgabe mit einem Torquemotor, einer Motorspindel mit Synchroneinbaumotor oder einem AC-Spindelantrieb mit nachgeschaltetem zweistufigen Getriebe ausgerüstet werden.

Bei den Werkzeugsystemen können die Kunden aus einer noch größeren Palette wählen. Dazu Pierre Seidel: „Bei den CNC-Drehmaschinen können bis zu 16 Werkzeugplätze, die auch doppelt ausgeführt sein können, belegt werden. Darüber hinaus sind angetriebene Werkzeuge, zusätzliche Werkzeuge wie Fräsräder oder ein separates Werkzeugmagazin möglich. Die Vielfalt der Werkzeuge bei den CNC-Bearbeitungszentren wird durch mehrere Kettenmagazine, die bis zu 144 Werkzeuge fassen können, realisiert. Weitere Ausbaustufen sind über ein separates Werkzeug- oder Bohrstangenmagazin möglich.“

Der Reitstock kann mit einer eigenen NC-Achse versehen, aber auch mit den Lünettenschlitten in Position geschleppt werden. Mit den Maschinen der C- und N-Baureihe können Werkstücke mit einem Umlaufdurchmesser von 570 bis 1.600 mm und Drehlängen von 900 bis 7.500 mm bearbeitet werden.

Wirtschaftliche Komplettbearbeitung von Großkurbelwellen

„Auf einem CNC-Bearbeitungszentrum der Größe N50MC werden für Auftraggeber aus Fernost Großkurbelwellen für Schiffsdieselmotoren komplett bearbeitet“, erklärt Pierre Seidel. Das Werkstückgewicht der Rohwellen beträgt stolze 4,3 Tonnen und besitzt eine Länge von 4.315 mm. Für diese Bearbeitungsaufgabe hat die Maschine einen Umlaufdurchmesser von 1.250 mm und eine Nenndrehlänge von 6.000 mm. Die Verfahrbereiche liegen in der X-Richtung bei 1.070 mm und für die Y-Achse bei 795 mm. „Das CNC-Bearbeitungszentrum verfügt über ein Dreh-/Fräs-Aggregat, welches das Drehen, Fräsen, Bohren sowie das orthogonale Drehfräsen der Haupt- und Hublagersitze erlaubt“, ergänzt Technologe Hertel.

Für die Schruppbearbeitung kommt eine direkt angetriebene Motorspindel zum Einsatz, die hier für maximale Leistung sorgt (Spindellagerung wurde gegenüber dem normalen Fräsaggregat um 50 Prozent vergrößert).Durch die optimale Feinbearbeitung werden höchstmögliche Genauigkeit und Oberflächengüte erreicht, die sich im Bereich von µm bewegen und somit an die Qualität beim Schleifen heranreichen. Das Ergebnis ist eine Komplettbearbeitung der Großkurbelwelle in einer einzigen Aufspannung, „was die Gesamtperformance um ein Vielfaches gegenüber konventionellen Maschinen erhöhen kann“, wie Seidel ausführt. Nach der Bearbeitung beträgt das Gewicht der Großkurbelwelle übrigens nur noch 2,7 Tonnen, das heißt, 1,6 Tonnen an Material werden hier zerspant.

Automatisierung ist genauso modular wie die Mechanik

„Wir folgen mit unserem Automatisierungskonzept der Modularität der Maschine“, sagt Bernd Lehmann, zuständig für den Vertrieb von Automatisierungstechnik in der Siemens-Niederlassung Chemnitz und Betreuer von Niles-Simmons.

Herzstück der Automatisierungslösungen von Siemens, die in enger Zusammenarbeit mit dem Maschinenhersteller erfolgen, ist die leistungsstarke CNC-Steuerung Sinumerik 840D. Die Steuerung enthält zwei Intel-Pentium-Prozessoren und benutzt das Betriebssystem Microsoft Windows, woraus sich eine weitgehend freie Programmierbarkeit sowie die gute und erforderliche Kommunikationsfähigkeit in einem computergeprägten Fertigungsumfeld ableiten. Die Steuerung gibt es in unterschiedlichen Ausbaustufen. Das betrifft sowohl die Hardware als auch die Software. Sie bietet alles, was man bei hochproduktiven Werkzeugmaschinen benötigt, wie zum Beispiel: Hochgeschwindigkeitsbearbeitung mit Look-ahead, schleppfehlerfreies Fahren mit Vorsteuerung, NURBS-Interpolation, leistungsfähige Fünf-Achs-Funktionen, Technologien wie Bohren, Fräsen, Drehen, Nibbeln, Stanzen, Schleifen und Lasern, Handhabungsfunktionen und viele Sicherheitsroutinen.

Ein besonders wichtiger Aspekt bei Sinumerik-Steuerungen ist das von Siemens entwickelte Sicherheitspaket „Safety Integrated“, welches auch bei den CNC-Bearbeitungszentren von Niles-Simmons eingesetzt wird. Es ist der ganzheitliche Ansatz für eine integrierte Sicherheitstechnik mit intelligentem Systemdurchgriff bis hin zu den elektrischen Antrieben und Messsystemen. Die Steuerung bei der Beispielmaschine hat zwei Kanäle und umfasst 18 NC-Achsen. Als internes Bussystem wurde der Profibus DP gewählt. Die dezentrale Peripherie wird über ET200S und ET200pro angeschaltet.

Als Motoren nutzt Niles-Simmons bei der Hauptspindel den Einbau-Torquemotor 1FW6 von Siemens immer dann, wenn hohe Drehmomente auch bei niedrigen Drehzahlen zur Verfügung stehen müssen und auch die Drehachse zur genauen Positionierung herangezogen wird. Ferner steht mit dem Synchromotor 1FE1 ein wassergekühlter Hauptspindelmotor für hohe Leistungen bis 100 kW bereit.

Als Frässpindelmotoren arbeiten die Typen 1PH4 oder 1FE1 beziehungsweise 1FE6 für die Schwenkachse. Für die weiteren NC-Achsen werden durchgängig die Siemens-Servomotoren 1FT6 und 1FK7 eingesetzt. „Für die schnelle Hilfe im Servicefall ist fast auf allen Maschinen ein Ferndiagnosesystem von Siemens installiert“, so Bernd Lehmann.

Bei integrierten Anlagen immer, bei Einzelmaschinen je nach Kundenwunsch wird das Motion Control Information System (MCIS) von Siemens eingesetzt. Dieses System bietet ein umfangreiches Spektrum leistungsstarker Softwaremodule für Werkzeugmaschinen. „Diese sorgen für eine signifikante Steigerung der Produktivität in der Fertigung, nicht zuletzt über die Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit“, erklärt Bernd Lehmann weiter.

Zusätzlich baut Siemens für den Maschinenspezialisten die Schaltschränke komplett in seinem Gerätewerk in Chemnitz, auch für ausländische Märkte mit ihren speziellen Normen und Vorschriften. „Niles-Simmons ist mit Siemens als Partner sehr zufrieden“, betont Pierre Seidel zum Abschluss, „es geht nicht nur darum, die Sinumerik als Standardsteuerung bei uns zu verwenden, sondern darum, unseren Kunden eine optimale Gesamtlösung für die spezifischen Anwendungen zu liefern. Dabei spielen der hohe Verbreitungsgrad der Sinumerik-Steuerungen und die Möglichkeit einer umfangreichen NC-Programmierung sowie einer freien Konfiguration eine entscheidende Rolle. Nur wenn die Mechanik und die Automatisierungstechnik in ihrer gesamten Komplexität ein Ganzes bilden, sind wir gemeinsam erfolgreich.“W

www.niles-simmons.de

www.siemens.com