Präzise fertigen bei weniger Spannlagen

Die Zwicker Präzisionsmechanik AG in Engelburg bei Sankt Gallen ist seit ihrer Gründung im Jahr 1994 auf Erfolgskurs. Das 25 Mitarbeiter zählende Dienstleistungsunternehmen konzentriert sich auf die Zerspanung anspruchsvoller Präzisionsteile aus metallischen Werkstoffen, vorwiegend aus Aluminium und Stahl. Markus Zwicker, der 2015 die Geschäftsführung von seinem Vater Othmar übernahm, verrät das Erfolgsrezept: „Wir erfüllen die von unseren Kunden geforderte Qualität, halten Termine zuverlässig ein – und das zu marktfähigen Preisen.“

Um sich langfristig im Wettbewerbsumfeld zu behaupten, ist eine Spezialisierung erforderlich – davon ist Markus Zwicker überzeugt: „Wir müssen uns mit unseren Leistungen von anderen Anbietern abheben. Das gelingt uns mit der Präzisionsbearbeitung.“ Seit etwa einem Jahr gibt es noch ein weiteres Leistungsmerkmal. Im Zuge einer Gebäudeerweiterung investierte Zwicker in ein großes Bearbeitungszentrum mit 800er-Palette. „Dies verschafft uns die Möglichkeit, auch große Teile bis zu einem Durchmesser und einer Höhe von jeweils 1m wirtschaftlich zu zerspanen. An unserem Standort ist das etwas Besonderes“, verrät der diplomierte Mechanikermeister.

Bei der Maschinenauswahl – die letztendlich auf ein horizontales Bearbeitungszentrum Heckert 800 X5 MT fiel – spielten Qualität, Flexibilität und Prozesssicherheit die Hauptrollen. In diesen Punkten geht Zwicker keinerlei Kompromisse ein und erklärt: „Wir müssen auch mit diesem Bearbeitungszentrum hochpräzise fertigen und als Dienstleister sehr flexibel sein. Aus Wirtschaftlichkeitsgründen sollte die Maschine zudem rund um die Uhr arbeiten. Ein lineares System zum Palettenhandling und maximale Sicherheit im gesamten Prozess sind dafür unerlässlich.“

Als Basis legten die Verantwortlichen daher fest, dass die neue Maschine ein horizontales, fünfachsiges Fräszentrum mit schnelldrehendem Tisch zur effektiven Drehbearbeitung sein sollte. Zur Pflicht machten sie außerdem einen Palettenspeicher, um das Bearbeitungszentrum automatisch in mannlosen Schichten betreiben zu können. Auch ein großes Werkzeugmagazin zählte zu den Vorgaben. Darüber hinaus sollte die Maschine einen Winkelkopf und eine einwechselbare, CNC-gesteuerte U-Achse bekommen, um anspruchsvolle Konturen wie Ventilsitze bearbeiten zu können. Ebenfalls im Pflichtenheft: ein Vakuumspanntisch, um dünnwandige Aluminiumteile verzugsfrei aufspannen zu können.

An der Gesamtheit dieser Vorgaben scheiterten die meisten angefragten Maschinenhersteller – nicht aber Starrag. Die Heckert 800 X5 MT überzeugte durch die Achskonfiguration mit X- und Y-Achse im Werkzeug sowie der Z-Achse im Dreh-Schwenktisch. Dank der thermosymmetrischen Konstruktion arbeitet das Bearbeitungszentrum mit hoher Steifigkeit, wodurch eine sehr gute Oberflächengüte erzielt wird und Spannlagen gespart werden können. Dies schafft – zusammen mit den digitalen AC-Vorschubantrieben sowie mit Profilschienenführungen und Kugelumlaufspindeln in allen Linearachsen – eine solide Basis für eine prozesssichere Dreh- und Fräszerspanung.

„Damit eignet sich die Maschine hervorragend für die von uns gewünschte Automatisierung“, so Zwicker, der auch die Konstruktion des Arbeitsraums hervorhebt: „Die Späne können frei in den mittig angeordneten Späneförderer fallen. Das verhindert, dass sich Spänenester im Arbeitsraum bilden, die ebenfalls die Prozesssicherheit gefährden würden.“

Auch das Werkzeugmagazin mit seinen 240 Plätzen erfüllt die Vorgaben. „Durch diese Kapazität sind wir sehr flexibel und müssen selbst bei Kleinstserien nicht permanent umrüsten“, betont der Geschäftsführer. Das Magazin kann Werkzeuge bis zu einem Durchmesser von 350 mm und einer Länge bis 800 mm aufnehmen und automatisch einwechseln. Warum dies so wichtig ist, erklärt Zwicker an einem Beispiel: „Wir bearbeiten unter anderem Aluminiumgehäuse für die Kommunikationstechnik, die tiefe Kühlrippen aufweisen. Um diese in einem Zug herzustellen, nutzen wir Scheibenfräser mit Durchmessern bis 350 mm. Wenn wir diese nicht automatisch einwechseln könnten, wäre eine mannlose Nachtschicht unmöglich.“

Diese dünnwandigen Aluminium-Gehäuseteile mit Abmaßen von 600 × 600 × 100 mm beweisen die mit der Heckert-Maschine einhergehende gesteigerte Wirtschaftlichkeit. Denn während Zwicker die zerspanende Fertigung (insgesamt 90 % des Volumens) auf den bisherigen Maschinen nur durch fünfmaliges Umspannen erledigen konnte, werden die Gehäuse nun in lediglich zwei Aufspannungen fertig bearbeitet.

Für einen anderen Kunden bearbeitet der Präzisionsfertiger Stahlzylinder mit 750 mm Durchmesser und 800 mm Länge. Bei der Drehbearbeitung (außen und innen) spielt der bis zu 500 min-1 schnelle Drehtisch seine Stärken aus. Die Anschlussbohrungen werden gefräst. Dabei werden alle geforderten Genauigkeiten hinsichtlich Position, Durchmesser und Winkligkeit eingehalten. Auch die Oberflächengüte mit der Rauhigkeitsklasse N6 lässt sich problemlos erreichen.

Der Geschäftsführer fasst zusammen: „Die Kombination aus hochdynamischer 5-Achs-Bearbeitung und den Drehoperationen ermöglicht uns eine effiziente Komplettbearbeitung großer und komplexer Werkstücke.“ Die Reduzierung erforderlicher Spannlagen sowie der Wegfall zusätzlicher Bearbeitungsoperationen auf weiteren Maschinen senken Stück- und Nebenzeiten und verbessern zudem die Fertigungsgenauigkeit. Dass ein solches Highend-BAZ im Dreischichtbetrieb genutzt werden muss, darin besteht für Zwicker kein Zweifel. Somit stand von vornherein fest, es mit einem Palettensystem zu automatisieren. Erwin Fässler, Starrag-Gebietsverkaufsleiter Schweiz und Österreich, empfahl das von Schuler angebotene Loadmaster-Ladesystem, das sich sehr flexibel an anspruchsvolle Einbau-situationen anpassen lässt. Die Entscheidung für dieses System war schnell getroffen. Schuler entwickelte ein für die engen und von Säulen beeinträchtigten Platzverhältnisse passendes Anlagenlayout. Um den vorhandenen Platz ideal auszunutzen, wurden 15 Speicherplätze auf insgesamt drei Etagen installiert. Bei Bedarf kann noch eine weitere Maschine angeschlossen werden.

Wie detailliert die Zwicker-Verantwortlichen ihre Investition durchdacht haben, zeigt sich auch an den Werkstück-Spannvorrichtungen. Ihr langjähriger Partner für diese Komponenten ist die Triag AG, deren Spannsysteme sich durch modulare Gestaltbarkeit für vielerlei Spannsituationen eignen. Zwicker nutzt unter anderem Triag-Spanntürme mit Power-Clamp-Elementen, die sich für die Mehrfachspannung kleiner Teile eignen. „Auf der Heckert 800 setzen wir diese zur Großserienbearbeitung ein, die bevorzugt in Nachtschichten läuft“, konkretisiert Zwicker. Um die Belastung des Dreh-Schwenktisches zu reduzieren, entschied er sich, neue Triag-Tripoxy-Spanntürme einzusetzen. Diese sind aus Mineralguss, was sich gegenüber den Vorgängermodellen in einem geringeren Gewicht bemerkbar macht. Zudem ist die Vibrationsdämpfung so hoch, dass selbst im oberen Bereich der Türme präzise gearbeitet werden kann und sich dabei sehr hohe Oberflächengüten erzielen lassen. Zudem sind der langsame Wärmegang und die geringere Ausdehnung der Triag-Spanntürme wichtige Aspekte für eine sichere Produktion.

Markus Zwicker resümiert: „Seit einem Jahr läuft die neue Großteileanlage und wir sind damit sehr zufrieden. Das Starrag-BAZ hat sich für die Präzisionszerspanung unterschiedlicher Teile bewährt, bei großen Werkstücken aus Stahl und Aluminium, aber auch bei Kleinteilen, die wir mittels Spanntürmen in Großserien produzieren. Das Palettensystem versorgt das 5-Achs-Bearbeitungszentrum zuverlässig, auch in komplett mannlosen Schichten. Mit dieser Anlage haben wir nicht nur unser Angebot erweitert, sondern auch die Wirtschaftlichkeit auf ein neues Niveau gehoben.“

db