Mit mechanischer Dreh-Bohr-Fräseinheit komplett bearbeiten

Mit zwei Millturn-Bearbeitungszentren M40-G mit mechanischer Dreh-Bohr-Fräseinheit von WFL setzte Kapp Niles das Maschinenkonzept der Komplettbearbeitung um. Das Traditionsunternehmen Kapp Niles existiert bereits über 120 Jahre. Seit Anbeginn beschäftigte sich die Firma Niles mit der Entwicklung von Zahnradbearbeitungsmaschinen und konnte sich dahingehend einen enormen Know-how-Vorsprung verschaffen. 1953 gründete Bernhard Kapp das Unternehmen Kapp & Co. Die beiden Unternehmen wuchsen 1997 zu einer Unternehmensgruppe zusammen. Bereits 1980 wurde das Portfolio mit der Produktion von Schleifwerkzeugen erweitert und seit 2017 beinhaltet das Leistungsspektrum auch eigene Verzahnungsmessmaschinen.

Die typischen Anwendungen von Kapp Niles findet man vor allem in der Automobil- und Luftfahrtindustrie. Die größeren Schleifmaschinen werden unter anderem in die Bereiche Mining, Windenergie und Bahn geliefert. Die Hauptprodukte sind Wälz- und Profilschleifmaschinen, Verzahnungsmessmaschinen sowie Schleif- und Abrichtwerkzeuge. Dabei können Werkstücke mit Durchmessern von 8 bis 8.000 mm und Längen bis 2.200 mm geschliffen werden.

„Höchste Genauigkeit und beste Oberflächengüte spielen bei Kapp Niles die Hauptrolle und stellen die wichtigsten Anforderungsmerkmale an unsere Maschinen dar“, so Michael Kapp, Produktionsleiter der Unternehmensgruppe. Kapp Niles ist ein Systemlieferant und bietet nicht nur Schleifmaschinen, sondern auch die dazugehörigen Werkzeuge, Technologieberatung und Messmaschinen an, um den Kunden optimalen Mehrwert zu bieten. Die Digitalisierung wird immer wichtiger: In der neuen Generation der Schleifmaschinen wurde eine neue Bedienoberfläche integriert. Die Maschinen können sich untereinander vernetzen und verfügen über eine Kopplung zur Messmaschine, die direkt Korrekturanweisungen übermittelt.

Am Standort in Coburg arbeiten rund 450 Mitarbeiter, etwa 60 davon in der Fertigung. Ein Teil der Fertigung wurde 2014 in ein neues Gebäude verlagert, wo dann auch zwei Millturn-Komplettbearbeitungszentren von WFL ihr Zuhause fanden. Dabei handelt es sich um zwei M40-G mit Bearbeitungslängen bis maximal 2.000 mm. Das Maschinenkonzept der Komplettbearbeitung ist für Kapp Niles nicht neu. „Vor etwa 15 Jahren hielt dieses Konzept bereits Einzug und hatte seither großen Einfluss auf die gesamte Fertigung“, erklärt Sascha Forkel, Leiter der kubischen Bearbeitung. Damals schon wurden die Vorteile der Komplettbearbeitung erkannt und in zwei Dreh-Bohr-Fräszentren investiert. Diese langjährige Erfahrung spielte einen entscheidenden Faktor bei der Ersatzinvestition. Es musste wieder eine Gegenspindelmaschine mit Revolver her. Basierend auf einer Marktanalyse und einer detaillierten Prüfung möglicher Lieferanten fiel die Wahl letztlich auf WFL. „Wir haben uns für die Maschinen entschieden, welche für uns qualitativ den besten Eindruck machten, und das waren die Millturns von WFL“, so Produktionsleiter Kapp.

Mit den Maschinen, die Kapp Niles damals im Einsatz hatte, stieß man bei einigen Bearbeitungen an die Grenzen. Bei den Millturns kann das Leistungspotenzial der Werkzeuge nun voll ausgeschöpft werden, Reserven inklusive. Aktuell wird auf den Maschinen auch hartgedreht und das in der gewünschten Qualität. „Wichtig beim Kauf der Maschinen waren obendrein die Steigerung der Produktivität, die Stabilität, Genauigkeit, Zuverlässigkeit und die Erhöhung der Verfügbarkeit. Wir gehen davon aus, dass wir die Maschinen viel länger als zehn Jahre im Einsatz haben werden“, so Forkel. Das Schrägbettkonzept und der Kreuzschlittenaufbau der Bearbeitungszentren sichern langfristige Stabilität und Genauigkeit. Eine Besonderheit am Markt ist vor allem die mechanische Dreh-Bohr-Fräseinheit mit hoher Performance und minimaler Störkontur. Dieser Aufbau erlaubt es kurze Werkzeuge einzusetzen. Ein weiterer ausschlaggebender Punkt für den Kauf der Maschinen war auch der Service. „Damals hatten wir uns umgehört und sehr gute Referenzen zu WFL erhalten. Die längere Lebensdauer einer Millturn im Vergleich zu anderen Komplettbearbeitungszentren war auf jeden Fall eines der Argumente, das für den Kauf sprach“, ergänzt der Leiter der kubischen Bearbeitung.

Auf den beiden Maschinen werden aktuell verschiedene Komponenten für die Kapp-Niles-Schleifmaschinen produziert, so zum Beispiel Spindeln, Werkzeuggrundkörper, Lagergehäuse und weitere Maschinenbauteile. Das Hartdrehen, welches in der Vergangenheit auf den bestehenden Maschinen nicht in der geforderten Toleranz möglich war, lässt sich nun prozesssicher umsetzen. „Bei den Bearbeitungen als auch bei den Werkzeugen gibt es noch sehr viel Luft nach oben“, urteilt Kapp. „Die Millturn sind die neuesten Maschinen bei Kapp Niles und sollen auch die ersten sein, die automatisiert werden“, informiert Forkel. „Wir haben hier ein gutes Gefühl, wenn wir diese in naher Zukunft nachrüsten, da wir erstens alles aus einer Hand bekommen und zweitens man einfach weiß, dass es am Ende funktioniert.“

Auf den beiden Bearbeitungszentren M40-G werden vor allem rotationssymmetrische Werkstücke verarbeitet. Die Bearbeitungszeiten konnten bereits optimiert werden, weil die Maschinen leistungsfähiger sind und vor allem stabiler. Aktuell werden sämtliche Programme umgeschrieben und auf den Millturns eingespielt. In späterer Folge erhofft man sich hier noch einen größeren Effekt in punkto effizienteres Fertigen zu erzielen. Im Hause Kapp Niles werden die Programme extern mittels CAD (Siemens NX) erstellt. Bevor das Programm an die Maschine übermittelt wird, werden sämtliche Abläufe dokumentiert und simuliert. Zwei Mitarbeiter sind aktuell für die Programmierung verschiedener Werkstücke an den beiden WFL-Maschinen verantwortlich, berechnen neue Spannsituationen und legen die Bearbeitung optimal aus.

Die Bearbeitungslängen und -durchmesser an den beiden M40-G werden komplett ausgenutzt. „Das Portfolio der Werkstücke reicht von Kaffeetassengröße bis zum maximalen Drehdurchmesser von 520 mm“, erläutert Forkel. Das Herzstück der Maschine bildet die Dreh-Bohr-Fräseinheit mit X-, Y- und B-Achse. Diese leistet bis 33 kW und reicht bis 214 Nm Drehmoment. „Die Ausführung der Frässpindel mit 12.000 min-1 ermöglicht obendrein den effizienten Einsatz sehr kleiner Werkzeuge und erfüllt die Anforderungen von Kapp Niles“, bringt es Bruno Reisbeck, regionaler Verkaufsmanager bei WFL, auf den Punkt. Die linke Drehspindel wurde bewusst für schwerste Zerspanungsaufgaben ausgelegt und sorgt mit 54 kW und 2.000 Nm für entsprechende Produktivität beim Drehen. Die rechte Drehspindel ist mit einem dynamischen integrierten Spindelmotor mit maximal 33 kW und 550 Nm bestückt.

Um bei sehr harten und schwer zerspanbaren Werkstoffen eine entsprechende Zerspanungsleistung, Werkzeuglebensdauer und Prozessstabilität zu garantieren, verfügen die Maschinen über 150 bar Kühlmittelpumpen. Diese sorgen für guten Spanbruch und eine optimale Kühlung der Schneide und somit für eine erhöhte Lebensdauer der Werkzeuge. Am unteren Schlittensystem verrichtet ein 2x12-fach Scheibenrevolver mit angetriebenen Werkzeugen seinen Dienst. Oberes und unteres System können jeweils auf beiden Spindeln oder auf einer Spindel simultan eingesetzt werden. Entscheidend für die Produktivität ist der große Umlauf über dem Revolver von 350 mm, wodurch auch sehr große Teile auf die Gegenspindel automatisch übergeben werden können. Relativ schnell fiel damals aufgrund der Vielseitigkeit und Optionen in der Maschine die Entscheidung auf die Variante M40 mit Gegenspindel.

Datenprotokollierung wird ein immer wichtigeres Thema, ebenso wie ein hoher Grad an Vernetzungsmöglichkeiten. Durch die Vielzahl an generierten Prozessdaten und die Verfügbarkeit von Daten der Maschinenzustände sind die Millturns bestens für die Zukunft gerüstet. Die Prozessüberwachung iControl garantiert prozesssichere Abläufe, was eine entscheidende Voraussetzung für zukünftige Automatisierungslösungen darstellt.

rk