hauptzeitoptimiedte qualitätsfedtigung - UNION ...

BearBeitungszentren
Union-Bearbeitungszentrum zur Finishbearbeitung von
hochgenauen Großgetriebegehäusen
Hauptzeitoptimierte
Qualitätsfertigung
Die Bearbeitung von tonnenschweren und meterhohen Werkstücken in höchster Präzision
erfordert nicht nur fertigungstechnische Kompetenz und Meisterschaft, sie setzt auch einen
entsprechenden Maschinenpark voraus. Deshalb war das Wachsen der am 04. April 2000
in der Hansestadt Rostock gegründeten „DMR Mechanische Werkstätten GmbH“ stets von
einem kontinuierlichen Investitionsgeschehen begleitet. Die Finishbearbeitung von Großgetriebegehäusen
übernimmt seit dem knapp einem Jahr ein KCR 150/1-Bearbeitungszentrum
aus der Union Werkzeugmaschinen GmbH in Chemnitz.
auf dem Maschinentisch aufgespanntes gehäuse für eine Horizontal-
gesteinsmühle.
52 Sonderdruck aus NCFertigung 1/2009
rainer schillbach, uniongebietsverkaufsleiter
(im
Bild links) und Helmuth
Dudek, geschäftsführer
DMr und rMt
Blick auf das union-
Bearbeitungszentrum
KCr 150/1
Helmuth Dudek, Geschäftsführer
der DMR Mechanische Werkstätten
GmbH sowie der RMT Maschinenbau
GmbH erzählt: Unsere Wurzeln
gehen auf den Hochsee-Schiffsausrüster
Dieselmotorenwerk Rostock zurück, der
1947 als Windkraftwerke- und Maschinenbaufabrik
gegründet wurde. Bis zum
Jahr 2000 fertigten wir Zwei-Takt-Kreuzkopf-Dieselmotoren
für Tanker, Fracht-
und Containerschiffe. Heute bestehen
unsere, in der Regel recht langfristigen
Aufträge zum großen Teil aus Zulieferteilen
für Windkraftanlagen, Großgetriebe
für Stein-, Erz-, Kohle- und Zementmühlen,
Gasturbinenmodulen und Ersatzteilen
für die Zwei-Takt-Kreuzkopfdieselmotoren.
Bereits in der Zeit der Dieselmotorenfertigung“,
hebt Helmuth Dudek
hervor, „galt die Erkenntnis, Qualität und
zuverlässige Funktion, die mitunter über
die elementare Sicherheit von Besatzung
und Schiff entscheiden, lassen sich nur mit
Können, Erfahrung und mit einer entsprechenden
Maschinenausstattung realisieren.
Diese Erfahrung hat uns als Dieselmotorenbauer
geprägt und uns fertigungstechnisch
fit gehalten. Mit einigem
Optimismus ausgestattet, war es uns deshalb
möglich, nach der Insolvenz des Dieselmotorenwerks
Rostock einen Neuan-

fang zu planen und unsere fertigungstechnischen
Kenntnisse in die Produktion von
gleichwertigen Großbauteilen einzubringen
sowie den Ausbau des dafür notwendigen
Maschinenparks voranzubringen.“
„Bereits 1995“, setzt Helmuth Dudek
seine Erläuterungen fort, „gliederte sich
die RMT Maschinenbau GmbH aus dem
damals noch bestehenden Dieselmotorenwerk
Rostock aus und arbeitete bis zur
Insolvenz 1999 vorrangig als Zulieferer
fürs Dieselmotorenwerk. Seit 2005 gehört
die RMT Maschinenbau GmbH als
100prozentige Tochter zur DMR GmbH.
Seit dieser Zeit arbeiten beide Firmen
auf einem Standort unter größtmöglichen
gegenseitigen Nutzen als selbständige Einheiten
eines gemeinsamen Gesellschafters
eng zusammen. Durch diese engmaschige
Zusammenarbeit können wir unseren
Kunden umfassende Dienst- und Zulieferleistungen
in der groß- und kleinmechanischen
Fertigung, im Stahlbau sowie in der
Oberflächenbehandlung anbieten.“
„Die langfristigen Aufträge sowohl für
die Getriebe von Windkraftanlagen als auch
für die Heavy-duty-Industrie-Getriebe haben
wir erhalten“, schildert Helmuth Dudek,
„weil wir trotz der enormen Teilegrößen
und Gewichte unseren Auftraggebern
höchste Genauigkeiten bieten, die durch
Toleranzgrenzen im µm-Bereich gekennzeichnet
sind. Alle Zulieferteile für Windkraftanlagen
werden auftragsgemäß von
unserer 3-D-Koordinatenmeßmaschine,
die im Tausendstel Bereich arbeitet, vermessen.
Die Ansprüche beim Bau von Gehäusen
für Heavy-duty-Industrie-Getriebe
sind genauso hoch. Die Genauigkeiten beeinflussen
die Lebensdauer entscheidend.
Sie bestimmen ferner die Laufruhe sowie
die Geräuschentwicklung.“
„Für die effiziente Realisierung der
langfristigen Aufträge über die Fertigung
von Großgetrieben für den Mühlenbau
brauchten wir ein weiteres Großbearbeitungszentrum“,
berichtet Helmuth Dudek
und fährt fort: „Wir kennen Großbearbeitungszentren
von Union Chemnitz
seit vielen Jahren. Bereits im Dieselmotorenwerk
Rostock arbeiteten wir mit
Union-Maschinen. Dennoch haben wir
Hersteller, die nach unserer Meinung
Maschinen für unsere hohen Ansprüche
bauen können, zur Ausschreibung eingeladen.
Entschieden haben wir uns für
ein KCR 150/1-Bearbeitungszentrum aus
der Union Werkzeugmaschinen GmbH in
Chemnitz. Union“, bekundet Helmuth
Dudek, „legte uns das überzeugendste
Konzept vor und garantierte uns die Realisierung
der in der Ausschreibung geforderten
Prozessparameter. Dazu gehören
beispielsweise die Minimierung der Nebenzeiten,
eine zuverlässige Fahrweise,
die eine störungsfreie Arbeit in der rollenden
Woche ermöglicht. Zu den weiteren,
primären Entscheidungsmerkmalen gehörten
die Präzisionsbearbeitung der bis
zu 20 Tonnen schweren Werkstücke sowie
die Einhaltung der Lieferzeit. Zudem waren
wir nicht nur vom technischen Konzept
der Maschine überzeugt, wir hatten
auch die Erfahrung, dass wir uns auf den
technischen Service von Union, einem
Unternehmen, das seit über 150 Jahren
erfolgreich Werkzeuge und Werkzeugmaschinen
baut, verlassen können.“
„Die Grundlage für die Konstruktion
und den Bau des Union-Bearbeitungszentrums
KCR 150/1“, berichtet Rainer
Schillbach, Union-Gebietsverkaufsleiter,
„war das größte Werkstück, sinnbildlich
gesprochen, das Familienoberhaupt aus
einer Werkstückfamilie, für die die DMR
eine Maschine suchte. Bei den Werkstücken
handelt es sich um Getriebegehäuse
für Heavy-duty-Industrie-Getriebe. Der
Maschinentisch trägt ein zu bearbeitendes
Gehäuse für eine Horizontalgesteinsmühle.
Im Prinzip bauten wir um ein solches
Werkstück herum ein Bearbeitungszentrum,
das entsprechend unseres Konstruktionsprinzips
aus einer Vielzahl von
Modulen besteht, aber zur Realisierung
der hohen Genauigkeits- und Produktivitätsanforderungen
mit zusätzlichen
Sonderoptionen ausgestattet wurde. Zunächst
waren wir uns einig, dass es eine
Kreuzbettmaschine KCR 150/1 mit
einem Tragbalken werden soll, der das
in der Spindel eingespannte Werkzeug
sicher und exakt zur Wirkstelle vorschiebt.
Auf die X-Achse haben wir zwei
Maschinentische der Größe 2000 x 3000
Millimeter gesetzt.“
„Die Gehäuse für Horizontalgesteinsmühlen“,
erläutert Helmuth Dudek, „setzen
sich aus vier Einzelteilen zusammen.
Das sind die verbindende Brücke, das
Unter- und Oberteil sowie der Deckel.
Alle vier Teile werden aus zugelieferten
Graugussteilen auf insgesamt zwei unterschiedlichen
Maschinen in unserem
Hause vorbearbeitet. Das Union-Bearbeitungszentrum
KCR 150/1 übernimmt
die Vorbearbeitung der Brücke in drei
Aufspannungen. Die Brücke verbindet
das Ober- und das Unterteil. Die Finishbearbeitung
erfolgt im montierten Zustand
auf dem Union-Bearbeitungszentrum
KCR 150/1 in einer Aufspannung.
Ein solcher Getriebekasten wiegt etwa
20 Tonnen, ist etwa zwei Meter breit und
tief sowie 3,50 Meter hoch.“
„Zu den auffälligsten Besonderheiten
des Union-Bearbeitungszentrums
KCR 150/1“, erwähnt Rainer Schillbach,
„gehören die Ausstattungen mit zwei
auf der X-Achse pendelnden Maschinentischen.
Beide Tische sind drehbar
gelagert und mit einem Rundmesssystem
ausgestattet, das eine Zustellung
bis zu einem 0,001 Grad ermöglicht.
Da der zu bearbeitende Getriebekasten
im montierten Zustand bearbeitet wird,
erfolgt die Aufspannung ohne Spannvorrichtung
direkt auf den Maschinentisch.
Ohne störende Spannvorrichtung lässt
sich das Großteil an vier Seiten in einer
Aufspannung bearbeiten. Das spart
nicht nur Zeit, es dient auch der geforderten
hohen Bearbeitungsgenauigkeit.
Die Tische“, führt Rainer Schillbach fort,
„tragen Werkstücke, die bis zu 20 Tonnen
wiegen dürfen. Wir haben darüber
hinaus auch Tische im Angebot, die für
Belastungen von bis zu 100 Tonnen ausgelegt
sind.“
Während sich ein Maschinentisch zur
Bearbeitung des aufgespannten Werkstücks
im Maschinenraum befindet, kann
auf dem anderen entweder das Fertigteil
abgespannt und ein weiteres Teil aufgespannt
werden. Das kann je nach Teileart
mit oder ohne Spannvorrichtung erfolgen.
Der zweite Maschinentisch trägt dabei die
Spannvorrichtung für die Bearbeitung des
Brückenteils.
Ein weiterer Weg, den Anteil der Werkzeugeingriffszeit
zu maximieren, führt über
die Optimierung des Werkzeughandlings.
„Unsere Werkzeuge“, erläutert Helmuth
Sonderdruck aus NCFertigung 1/2009 53

BearBeitungszentren
auf dem union-Bearbeitungszentrum KCr 150/1 vorbearbeitetes Brückenteil. unterteil einer Horizontalmühle
Dudek, „pflegen wir zentral in der Werkzeugvoreinstellung.
Von dort gelangen die
benötigten Werkzeuge in die Demmeler-
Werkzeugarena, aus der ein Industrieroboter
das Union-Bearbeitungszentrum
KCR 150/1 bedient.“ „Die modifizierte
Werkzeugarena“, fügt Rainer Schillbach
hinzu, „bietet Platz für 148 Werkzeuge, die
einen Durchmesser bis zu 400 Millimeter
haben, bis zu 1500 Millimeter lang und bis
zu 100 kg schwer sein dürfen. Brückenwerkzeuge
dürfen einen Durchmesser bis
zu 800 Millimeter haben.“ „Bei der Finalbearbeitung
der großen Getriebekästen“,
erwähnt Helmuth Dudek, „haben wir
Werkstücklaufzeiten bis zu 100 Stunden.
Da brauchen wir im Speicher einen großen
Werkzeugvorrat, zum Teil mit mehreren
Schwesterwerkzeugen. Bei Lagern und
Passungen sind die Arbeiten in einem Zuge
54 Sonderdruck aus NCFertigung 1/2009
schematische Darstellung des union-Bearbeitungszentrums KCr 150/1
Finishbearbeitung einer Horizontalmühle auf dem union-Bearbeitungszentrum KCr 150/1
auszuführen. Da muss bei Beginn gewährleistet
sein, dass das eingesetzte Werkzeug
bis zum Abschluss der Arbeit sauber und
präzise schneidet.“
Neben der großen Speicherkapazität
zeichnen sich solche Werkzeugarenen
durch die Möglichkeit aus, die Werkzeuge
hauptzeitparallel auszutauschen. Um jeglichen
Kontakt des Bedieners mit dem
arbeitenden Roboter auszuschließen,
erfolgt der Werkzeugaustausch über eine
Ein- und Auslagerschleuse. Dort lassen sich
auf beiden Seiten jeweils acht Werkzeuge
zum Austausch platzieren. Ausgestattet mit
einem Doppelgreifer, bringt der Roboter
das neue Werkzeug durch eine Schleuse,
die die Werkzeugarena vom Arbeitsraum
trennt, direkt an die Spindel. Dort übernimmt
er das auszuwechselnde Werkzeug
und übergibt der Spindel das neue Werk-
zeug. Diesen Werkzeugtausch kann der Roboter
innerhalb von etwa fünf Sekunden erledigen.
Zur Minimierung von Nebenzeiten
tragen auch Eilgänge zur Positionierung von
Werkstück und Werkzeug bei. Das Union-
Bearbeitungszentrum KCR 150/1 bietet in
allen Linearachsen Eilgänge mit Geschwindigkeiten
bis 15 Meter pro Minute.
„Für die Sicherung der Bearbeitungsgenauigkeiten
im Mikrometerbereich“,
hebt Rainer Schillbach hervor, „haben
wir eine Reihe von konstruktiven Möglichkeiten
realisiert. Zur Ausschaltung von
Stick-Slip-Effekten haben wir für alle Linearachsen
entsprechend moderne Lager-
und Führungselemente eingesetzt. Damit
die Werkzeuge in der einen Aufspannung
zur Finish-Bearbeitung alle Wirkstellen erreichen,
wurde die Arbeitsspindel in einen
1000 Millimeter langen Tragbalken instal-

Blick in die Werkzeugarena zur Montagezeit ein- und auslagerschleuse der Werkzeugarena
Blick auf das Bedientableau
liert. Der Tragbalken muss während der
Bearbeitung die größtmögliche Parallelität
zum Maschinentisch behalten. Zu diesem
Ziel führen mehrere Wege. Zur Kompensation
des Tagbalkens gegen ein Abkippen
beim Einsatz schwerer Werkzeuge ist dieser
mit zwei hydraulisch betätigten Zugankern
ausgerüstet. Außerdem ist der Tragbalken
hydrostatisch gelagert, so dass auch auf diesem
Weg ein zusätzliches Ausrichten möglich
ist.“ Wie das siebente Bild zeigt, ist der
als Tragbalken ausgeführte Spindelstock in
der Y-Richtung vertikal verfahrbar. „Der
Antrieb“, führt Rainer Schillbach fort,
„erfolgt über zwei Spindeln, die separat
angetrieben und jeweils von einem eigenen
Messsystem kontrolliert werden. So lassen
sich als dritte Maßnahme zusätzlich Lagekorrekturen
des Tagbalkens ausführen
Jede Qualitätsfertigung muss auch
kontrolliert werden. Das beginnt bereits
mit der exakten Vermessung der aufgespannten
Werkstücke. „Deshalb“, so Rainer
Schillbach, „gehören zur Ausstattung
der Union-Bearbeitungszentren 3D-Meßtaster,
die die Signale per Funk zur Maschinensteuerung
senden. Auf Wunsch des
Auftraggebers haben wir diese Maschine
mit einer Siemens 840 D-Steuerung ausgerüstet.
Standardmäßig wäre auch eine Heidenhain
iTNC 530-Steuerung möglich.“
„Im letzten halben Jahr“, erwähnt Helmuth
Dudek, „haben wir drei Produkte
auf dem Union-Bearbeitungszentrum
KCR 150/1 gefahren. Obwohl wir uns damit
eigentlich noch in einer Einfahrphase
befinden, hat die Maschine alle vereinbar
ten Vorgaben hinsichtlich von Produktivi-
tät und Qualität erfüllt. Es gab keinerlei
Beanstandungen unserer Kunden.“
www.union-bohrwerke.de
www.dmr-mw.de
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