Innovativ überholte Dreh-Fräszentren übertreffen Originalzustand

Ein aktuelles Beispiel hierfür ist die Modernisierung eines INDEX G300 Dreh-Fräszentrums, mit Y-Achse, für die Woodward L`Orange GmbH in Glatten, einem weltweit führenden Hersteller im Bereich von Einspritzsystemen für Großdieselmotoren.

Realisiert wurde das Projekt durch die BCS Maschinenbau GmbH in Kirchheim unter Teck in Zusammenarbeit mit der EWS Weigele GmbH & Co. KG in Uhingen.

Ganzheitlicher Retrofit als Erfolgsfaktor

BCS verfolgt bei Retrofit-Projekten einen umfassenden Ansatz, der neben der mechanischen Überarbeitung auch die Modernisierung von Steuerung, Antriebstechnik und Automatisierung umfasst.

„Wir haben uns bewusst auf INDEX-Maschinen der G-und V-Reihe spezialisiert, da deren Grundaufbau äußerst solide ist“, erklärt Robert Eber, COO von BCS-Maschinenbau. „Unser Ziel ist es, nicht nur Baugruppen zu überholen oder auszutauschen, sondern die Maschinen ganzheitlich zu modernisieren und in den Bereichen mechanische Hardware, Steuerungstechnik sowie kundenspezifische Automatisierungslösungen auf den neuesten technologischen Stand zu bringen.“

In diesem Fall wurde die bestehende Siemens 840C Steuerung durch die aktuelle Siemens SINUMERIK ONE Generation ersetzt. Parallel dazu erfolgte die Erneuerung des Antriebsstrangs, wodurch Dynamik, Präzision und Energieeffizienz verbessert werden konnte.

Auch auf die Einfachheit der Bedienung legt der Retrofitter großen Wert und hat eigens dafür eine BCS-HMI-Bedienoberfläche mit Schnellwahltasten mit integriert, um den Umstieg für den Bediener so einfach wie möglich zu gestalten

Optimierung der Fräsbearbeitung durch Revolvertechnologie

Eine zentrale Herausforderung des Projekts bestand darin, die bestehende Fräsbearbeitung zu optimieren. Die ursprüngliche Maschine verfügte über eine integrierte Frässpindel mit HSK50-Schnittstelle, die für schwere Bearbeitungen eingesetzt wurde. Allerdings führte das notwendige Einschwenken der Spindel zu verlängerten Taktzeiten. Zudem war kein Werkzeugwechsler vorhanden, was die Flexibilität zusätzlich einschränkte. Somit musste man sich auf die anspruchsvollste Fräsarbeit mit der HSK-Spindel konzentrieren.

Gemeinsam mit EWS wurde daher ein neues Bearbeitungskonzept entwickelt: Ziel war es, die Leistungsfähigkeit der Frässpindel vollständig in die Revolverbearbeitung zu integrieren.

Kern der Lösung ist das ProLine-System von EWS. Dieses kombiniert die klassische VDI-Schnittstelle mit einem zusätzlichen Verschraubungskonzept im Sinne eines Base-Mounted-Tool (BMT)-Ansatzes. Werkzeughalter werden dabei nicht nur über den klassischen VDI-Klemmbolzen geklemmt, sondern zusätzlich über vier Schrauben mit der Revolverscheibe verbunden.

„Die Kombination aus VDI und verschraubten Blockhaltern vereint Flexibilität und maximale Stabilität“, erläutert Matthias Weigele, CEO von EWS. „Während einfache Bearbeitungen weiterhin über die VDI-Klemmung erfolgen können, lassen sich für anspruchsvolle Fräsoperationen über die 4 Schrauben deutlich höhere Kräfte sicher übertragen.“

Zusätzlich wurden die angetriebenen Werkzeuge mit leistungsstarken Lagerungen ausgestattet.

Erneuerung des maschineseitigen Ausrichtsystems von V-Leiste  auf W-Verzahnung

Ein weiterer wesentlicher Bestandteil der Modernisierung war die Umstellung der Werkzeugausrichtung von V-Leisten auf eine W-Verzahnung. Diese sorgt für eine vollständig formschlüssige Positionierung der Werkzeughalter und verhindert ein Verdrehen selbst unter hoher Belastung.

Ergänzend dazu wurde das Schnellwechselsystem EWS Varia VX integriert. Trotz anfänglicher Bedenken hinsichtlich der Stabilität im Schwerzerspanungsbereich konnte das System in der Praxis überzeugen.

„Der Werkzeugwechsel erfolgt innerhalb von etwa 20 Sekunden – da wir vorbereitete Schwesterwerkzeuge einwechseln“, berichtet Tobias Mangold aus der Prozessentwicklung bei Woodward. „Besonders wichtig ist dabei die Wiederholgenauigkeit: Voreingestellte  Werkzeuge passen sofort und ermöglichen einen unterbrechungsarmen Betrieb.“ Dabei ist auch das Fehlerpotential deutlich reduziert, da die Werkzeuglängen über die Werkzeugvoreinstellung sichergestellt sind

Das Fräsergebnis kann sich sehen lassen und das bei einem schwerzerspanbaren Material, wie es 42CrMo4 vergütet auf 1.000 N/mm² ist

Werkzeug und Schnittdaten:

• Messerkopf: Ø 40 mm, 4 Schneiden
• Drehzahl: 1.400 1/min
• Vorschub: 0,15/Zahn ; 0,6 mm/U
• Zustellung: 2,5 mm

Produktivitätssteigerung und reduzierte Nebenzeiten

Durch den Wegfall des Einschwenkens der Frässpindel ergeben sich deutliche Zeiteinsparungen im Bearbeitungsprozess. Gleichzeitig sorgt die erhöhte Steifigkeit der Werkzeugaufnahme für bessere Schnittwerte und längere Standzeiten gegenüber herkömmlichen angetriebenen Werkzeugen

„Die Werkzeuge sind im ProLine-System deutlich stabiler gespannt“, so Mangold weiter. „Das wirkt sich direkt auf die Prozesssicherheit und Wirtschaftlichkeit aus. Auch die Qualität des Fräsbildes hat uns überzeugt“

Neben der vollständigen Retrofit-Lösung bietet BCS auch modulare Modernisierungskonzepte an. Bereits nur der Austausch der Revolverscheibe kann die Wiederholgenauigkeit signifikant erhöhen und Rüstzeiten spürbar reduzieren.

Fazit

Das Projekt zeigt exemplarisch, welches Potenzial in der Modernisierung bestehender Werkzeugmaschinen liegt. Durch die intelligente Kombination aus moderner Steuerungstechnik, optimierter Mechanik und innovativer Werkzeugtechnologie lassen sich nicht nur Kosten gegenüber einer Neuanschaffung sparen, sondern auch deutliche Leistungssteigerungen realisieren.

Retrofit entwickelt sich damit zunehmend zu einem strategischen Instrument, um bestehende Produktionssysteme nachhaltig wettbewerbsfähig zu halten.