Highspeed-Fräsen neu definiert

Das Hochgeschwindigkeitsfräsen hat sich zu einem der großen Trends des neuen Jahrtausends entwickelt. Allen voran bietet DMG als Weltmarktführer der Zerspanung seinen Kunden hier ein zukunftsweisendes Highspeed-Portfolio für alle möglichen Werkstückdimensionen und Bearbeitungsaufgaben – bis hin zum 5-Achs-Simultanfräsen. Dabei reicht das Spektrum der neuen Baureihe von der HSC 20 linear mit Verfahrwegen von 200 x 200 x 280 mm für kleinere Werkstücke bis hin zum Präzisionszentren HSC 105 linear für große Bauteile bis zu einem Gewicht von 1.800 kg. Kernpunkte einer in allen Belangen überzeugenden Entwicklung sind die jeweils hochstabile Konstruktion als perfekte Basis ultraschneller Bewegungsabläufe, der konsequente Einsatz hochfrequenter HSK-Spindelantriebe mit Highspeed-Drehzahlen bereits im Standard, Direktantriebe in allen Linear- und Rundachsen für maximale Dynamik und optimale Präzision sowie CNC-Steuerungen der höchsten Leistungsklasse mit komfortabler 3D-Funktionalität.

Die grundlegenden Kriterien für einen optimalen und mithin möglichst wirtschaftlichen Prozess der Zerspanung sind unabhängig vom zu bearbeitenden Material schnell aufgezählt. Letztlich dreht sich alles um hohe Zeitspanvolumina, lange Werkzeugstandzeiten und eine maximale Prozesssicherheit, bei gleichfalls optimalen Genauigkeiten und Oberflächenqualitäten am Werkstück. Während nun in dem Zusammenhang das Potenzial beim Schruppen weitestgehend ausgeschöpft ist (hier also zumindest keine großen Produktivitätssprünge mehr zu erwarten sind), lassen sich bei der Feinbearbeitung noch erhebliche Reserven erschließen – zumal angesichts der umfassenden Verfügbarkeit hochfester Schneidstoffe wie PKD/CBN oder CVD. Nicht umsonst also hat sich die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung gerade in der jüngeren Vergangenheit zu einem der großen Trends in der Welt der Zerspanung entwickelt. Denn sie ermöglicht hohe Zeitspanvolumina und damit verbunden kurze Fertigungszeiten. Weitere HSC-Vorteile ergeben sich durch die geringere Neigung zur Gratbildung, so dass nachgeschaltete Finishbearbeitungen verkürzt oder gar substituiert werden. Darüber hinaus lassen sich aufgrund niedriger Schnitt- und Passivkräfte höhere Ansprüche an Maß- und Formgenauigkeit sowie bessere Oberflächengüten erzielen. Und last but not least hat die geringere thermische Belastung während des Prozesses positive Auswirkungen auch auf die Randzoneneigenschaften der bearbeiteten Werkstücke. Jedoch bleiben alle diese Sprechpunkte graue Theorie, wenn nicht auch die Maschinen konstruktiv perfekt auf die Hochgeschwindigkeits-Bearbeitung ausgelegt sind. Schließlich verlangt die HSC-Bearbeitung weitaus mehr von einem Fertigungsmittel als nur die Integration schneller Spindelantriebe. Deshalb hat DMG als Weltmarktführer der Zerspanung nun ein zukunftsweisendes und durch-gängiges HSC-Maschinenprogramm für alle Werkstückdimensionen konfiguriert, das keinerlei Kompromisse im Prozess eingeht, zudem auch allen Anforderungen an weitergehende Automationsambitionen gerecht wird und so letztlich neue Maßstäbe im Highspeed-Bereich setzt. Ein Beispiel für die HSC-Kompetenz von DMG bietet die HSC 20 linear für kleinere Werkstückdimensionen. Denn auch sie vereint alle Features, die für die anspruchsvolle Hochgeschwindigkeits-Bearbeitung erforderlich sind. Übergreifend formuliert, bietet sie Dynamik, Präzision, Kompaktheit, Vielseitigkeit und Intelligenz in einer Hightech-Werkzeugmaschine. Exemplarisch dafür stehen die Linearantriebe mit Präzisionskühlung in der X-, Y- und Z-Achse für Beschleunigungen bis 2 g, direkte Messsysteme in allen Achsen, die aktiv gekühlte Hochleistungsspindel mit 42.000 min-1 mit HSK-32-Werkzeugaufnahme, die extreme Konturgenauigkeit (P5 im Standard), die hohe Kompaktheit mit gerademal 2,5 m2 Stellfläche sowie die Bandbreite verfügbarer Ausbaustufen von der 3- bis zur 5-achsige Bearbeitung mit über Torquemotoren angetriebenem NC-Schwenkrundtisch. Neben der reinen HSC-Bearbeitung mit Kühlmittel macht die Integration einer speziell an das Maschinenkonzept angepassten Absaugungsanlage die HSC 20 linear zudem fit für die Grafitbearbeitung oder das Fräsen von Keramik-Grünlingen. Dabei wird ein geschlossener Kreislauf mit positiver Strömungsführung erzeugt, indem die abgesaugte, gefilterte Abluft über zwei Ventile wieder in den Arbeitsraum einströmt. Die HSC 55 linear setzt als Highspeed-Präzisionszentrum im atemberaubenden New Design ebenfalls neue Standards in punkto Dynamik, Flexibilität, Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität. Konzipiert als Portalmaschine im hochstabilen, thermosymmetrischen Design mit 28.000er-Hochleistungsspindel im Standard, Linearantrieben in allen Achsen für Beschleunigungen über 2 g und schnellen Eilgängen bis 80 m/min, wird die HSC 55 linear zudem zweigleisig offeriert. Entweder in 3-Achs-Ausführung mit bewegter Tischeinheit oder als 5-Achs-Zentrum mit integriertem Dreh-Schwenktisch. Beide Tischvarianten werden dabei über zwei seitliche Linearantriebe verfahren (Gantry-Bauweise) und hochgenau positioniert. Die Verfahrwege sind (in X,Y und Z) mit 450 x 580 x 400 beziehungsweise 450 x 600 x 400 mm bei der 5-Achs Variante angegeben. Im Fall der 5-Achs-Version sind auch die beiden Achsen des Dreh-Schwenktischs (C- und A-Achsen) mit Direkt- respektive Torquemotoren ausgestattet. Der Schwenk- respektive Drehbereich beträgt hier 360° in der C-Achse, während die A-Achse im Bereich von +10° bis -110° dreht. Die Drehgeschwindigkeit bringt es in beiden Fällen auf stattliche 120 min-1. Für ausreichend Stabilität beim Bearbeiten der bis zu 200 kg schweren Werkstücke wird der Tisch über eine integrierte hydraulische Klemmung mit einem Moment von 2.000 Nm gehalten. Darüber hinaus zeigt sich die HSC 55 linear aufgrund der perfekten Arbeitsraumgestaltung und der verfügbaren Spindeldrehzahlen nicht nur prädestiniert für das Hochgeschwindigkeitsfräsen beispielsweise gehärteter Stähle, sondern auch für die Highspeed-Bearbeitung etwa von Grafit. So ist nicht nur für einen optimalen Spänefall respektive Spänefluss gesorgt. Zudem sind alle Antriebe und Führungen außerhalb des Arbeitsraums angebracht und mithin perfekt gegen Prozesseinflüsse geschützt. Die strategische Ausrichtung auf den Highspeed-Bereich zeigt sich zudem in der Auswahl der verfügbaren Spindelvarianten. So erklärt DMG die 28.000er-Spindel bei der HSC 55 linear ab sofort zum Standard – mit einer noch dazu wichtigen differenzierenden Besonderheit: Denn gegenüber anderen Highspeed-Offerten am Markt verfügt die neue DMG-Spindel über eine wesentlich höhere Steifigkeit. Das sorgt nicht allein für reduzierte Schwingungen im Prozess und mithin für bessere Oberflächen und höhere Werkzeugstandzeiten, sondern die höhere Steifigkeit macht die HSC 55 linear gleichermaßen fit auch für spanintensivere Schruppoperationen. Preisneutral gibt es alternativ noch eine Motorspindel mit 18.000 min-1 sowie optional zwei zusätzliche Spindelalternativen mit Drehzahlen von 42.000 min-1 und sogar 60.000 min-1. Steuerungsseitig präsentiert sich die HSC 55 linear mit der ERGOline-Control und iTNC 530 von Heidenhain. Neben den bekannten Vorzügen dieser Hightech-CNC wie der hohen Regelgenauigkeit oder der hohen Bedienerorientierung im Bereich des Programmierens, spiegelt sich hierin auch die über 20-jährige Kompetenz von DMG im 5-Achs-Bereich wider. So sorgt beispielsweise „Collision Monitoring“ in Echtzeit für eine dynamische Kollisionsüberwachung und daraus resultierend eine optimale Ausnutzung des Arbeitsraumes. 3D quickSET wiederum dient zur Überprüfung und Korrektur der Kinematik im Raum und einem Genauigkeitsabgleich auf Knopfdruck, während „ATC“ das einfache Tunen der Vorschubantriebe auf Knopfdruck ermöglicht, was die Bearbeitungszeit reduziert und die relevante Qualität verbessert und „ACC“, respektive die automatische Beschleunigungskontrolle die Anpassung der Maschinenparameter an das Werkstückgewicht sicherstellt. Leichte Werkstücke werden demnach mit hoher Dynamik, schwere Werkstücke mit angepasst geringerer Dynamik gefräst. Dabei erfolgt die Gewichtsbestimmung über manuelle Eingabe oder einen automatischen Wägelauf. Mit der HSC 75 linear respektive der HSC 105 linear offeriert DMG vertikale Präzisionszentren der absoluten Spitzenklasse für größere Werkstückdimensionen. Höchste Dynamik durch Linearantriebe in allen Achsen sowie exzellente Produktivität, Präzision, Konturgenauigkeit und Oberflächengüte sind nur einige der Highlights, die diese Entwicklungen auszeichnen. Ganz zu schweigen vom neuen DMG Design. Zudem ermöglichen sowohl die HSC 75 linear als auch die HSC 105 linear dank innovativer Optionen, allen voran die via Torquemotor angetriebene B-Achse, den Ausbau bis hin zum simultanen 5 Achs-Highspeed-Zentrum. Die Linearantriebe in allen Achsen sorgen bei beiden HSC-Maschinen für Beschleunigungen bis 2 g und Eilganggeschwindigkeiten bis 90 m/min, was sich in einem Produktivitätsvorteil von bis zu 20 Prozent widerspiegelt. Als Basis für den perfekten Lauf der Maschine und damit höchste Oberflächengüten dient die stabile Gusskonstruktion in Portalbauweise und das FEM-optimierte hochsteife Maschinenbett. Darüber hinaus ermöglichen direkte Wegmesssysteme eine unschlagbare Präzision und Konturgenauigkeit. Ebenfalls neu ist die Option der simultanen 5-Achs-Bearbeitung, wobei die über einen Torquemotor angetriebene Schwenkachse im Fräskopf und der schnelle NC-Rundtisch eine kompromisslose Dy-namik und Präzision gewährleisten. Weitere entscheidende Pluspunkte sind der vergrößerte Arbeitsraum, der optimalen Spänefall sowie die dank einer modifizierten Bettgeometrie nochmals verbesserte Zugänglichkeit für den Bediener. Außerdem wird über die seitliche Maschinentür und die Fronttür das Dach zur Kranbeladung über die gesamte Arbeitsfläche freigegeben. Als Steuerung setzen die vertikalen Highspeed-Präzisionszentren HSC 75 linear und HSC 105 linear wie alle Maschinen im New DMG Design auf die neue DMG ERGOline-Control mit Highspeed-3D-Steuerungen von Heidenhain (iTNC 530) und Siemens (Sinumerik 840D powerline). Hinter dem ergonomischen ControlPanel mit 19”-TFT-Screen und 3D-Software verbirgt sich nicht nur 3D-Steuerungstechnik auf höchstem Niveau, sondern mit ATC (Application Tuning Cycle) ein innovatives Softwaretool. Auf Knopfdruck werden damit automatisch aufgabenoptimierte Bearbeitungsparameter entsprechend der Vorgabe für Oberflächen, Geschwindigkeit oder Genauigkeit im Werkstückprogramm angewählt. Anstatt mit fixen Grundparametern der Maschine jede Bearbeitung wie Schruppen oder Highspeed-Schlichten anzugehen, optimiert ATC das Bearbeitungsverhalten der HSC linear-Maschinen automatisch, bauteiloptimiert und zielgerichtet. Das minimiert die Bearbeitungszeit bei einem Maximum an relevanter Qualität. Komplettiert wird das Angebotsspektrum der HSC 75/105 linear durch eine Vielzahl von Optionen, um beispielsweise den Automationsgrad zu erhöhen. In der Summe ihrer Möglichkeiten dokumentiert die neue HSC linear-Baureihe von DMG die langjährige Kompetenz von DMG in diesem Marktsegment. Dabei gilt diese Einschätzung nicht allein für den Bereich des Hartfräsens im Werkzeug- und Formenbaus, sondern insbesondere auch für neue Applikationen etwa bei der Weichbearbeitung von Grafit oder Kupfer oder bei der Highspeed-Präzisionsfertigung beispielsweise im Automotivebereich oder im Wachstumsmarkt der Medizintechnik. Dabei geht der Trend vor allem in hochindustrialisierten Märkten immer öfter in Richtung Automation. Einerseits, um so den Bedienaufwand zu reduzieren respektive die Lohnstückkosten zu minimieren. Anderseits (und insbesondere) um auf Basis sicherer Prozesse die Produktivität ganzheitlich zu steigern. Deshalb bieten die Maschinen der HSC linear-Baureihe von DMG neben allen zitierten Vorteilen für die Hochgeschwindigkeitszerspanung zudem eine Fülle intelligenter Automationssysteme. So präsentiert sich beispielsweise die HSC 20 linear mit dem speziell auf kleinere Teiledimensionen ausgelegten neuen LM 100-Werkstück-Speichersystem, das je nach Kundenwunsch unterschiedliche Spannsysteme aufnimmt und bis zu 99 Werkstücke bevorratet, die über einen Portallader in Bearbeitungsposition gebracht werden. Werkzeugseitig gibt es darüber hinaus die Option eines Pick-up-Magazins mit 60 Plätzen. Demgegenüber präsentieren sich beispielsweise die größeren Präzisionszentren HSC 55/75/105 linear mit einem überaus kompakten Palettenspeicher für 20 Werkstücke bis zu einem Gewicht von 100 kg. Parallel dazu lässt sich hier zudem ein Werkzeugmagazin mit bis zu 150 Plätzen adaptieren, dass sich durch kurze Bereitstellungszeiten und schnelle Wechselvorgänge auszeichnet. Alle hier zitierten Automationslösungen haben dabei den großen Vorteil, dass sie aufgrund des hohen Integrationsgrade eine weiterhin uneingeschränkte Zugänglichkeit zum Arbeitsraum der Maschinen realisieren. Dass darüber hi-nausgehend für alle Maschinen auch die flexible Roboter-Automation möglich ist, versteht sich angesichts der hohen Kompetenz der jüngst gegründeten DMG Automation GmbH gerade in diesem Bereich von selbst.

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