Kleiner Invest bringt große Flexibilität. Der Lohnfertiger Egeler hat mit der Installation einer Rundachse von Nikken eine gebrauchte Mazak-Maschine aufgerüstet zu einer hochgenauen Komplettbearbeitungsmaschine für bis zu 3 m lange Teile.
Foto: Harald Klieber

Thema der Woche 43/2019

Rundachse: Mit kleinem Invest die 4. Achse aufrüsten

Egeler hat sein Teilespektrum erheblich vergrößert. Wie das? Mit einer gebrauchten Mazak VTC820 und einer nachgerüsteten Rundachse von Nikken.

Präzision kann Egeler - eine Rundachse von Nikken unterstützt. Auch schon Mitte 2018, als der Heilbronner Nutzfahrzeugzulieferer Gerd Bär GmbH wegen eines geplanten Maschinentauschs um Fertigungskapazitäten bei dem schwäbischen Lohnfertiger für die Nutzfahrzeug- und Automobilbranche anfragte. „Es ging um die Fertigung von bis zu 3 m langen Alu-Profilen, die in Ladebordwänden verbaut werden, und die wir kurzfristig nach Bedarf liefern sollten. Da wir mit Bär eine langjährige Zusammenarbeit pflegen, wollten wir natürlich entsprechende Kapazitäten bereitstellen – aber natürlich mit überschaubarem Invest und möglichst mit Zukunftspotenzial“, erinnert sich Geschäftsführer Andreas Egeler. Gelegen kam daher im letzten Juli das Angebot eines Maschinenhändlers, der eine gebrauchte Mazak VTC820/30 anbot, die über mehr als 3 m X-Weg verfügt und sogar schon ein Nullpunktspannsystem über die gesamte Tischlänge installiert hatte. „Das Nullpunktspannsystem war natürlich schon ein riesiger Vorteil. Wir wollten aber richtige Flexibilität, um die verschiedenen, bis zu 3 m langen Profile der Ladebordwände nicht nur flexibel mit kurzer Rüstzeit, sondern auch komplett in einer Aufspannung fertigen zu können“, erklärt Andreas Egeler die Idee.

Für gesamte Spanntechnik kommen 500 kg zusammen

Relativ schnell war klar, dass die einzelnen Profile der Ladebordwände zur Komplettbearbeitung gedreht werden müssen, dabei aber weder verdrehen noch verrutschen dürfen. Die Lösung musste also eine vierte Achse sein, eine Rundachse, die so leistungsstark und formstabil ist, um ein komplettes Profil samt Aufspannung präzise in die nötigen Fräspositionen zu drehen. „Für mich kamen da nur Nikken-Rundachsen in Frage. Damit hatten wir schon zwei kleinere Maschinen ausgerüstet“, berichtet Andreas Egeler, den die japanischen CNC-Rundtische nicht nur wegen ihrer niedrigen Betriebskosten begeistern. Denn die Rundtische verfügen über die Nikken-typische Hartmetall-Schnecke, die das Schneckenrad aus plasmanitriertem Stahl langfristig und formstabil antreibt.

Leistungsstarke Motoren

Zum anderen sind leistungsstarke Motoren verbaut, die aber den gesamten Aufbau samt Profil und Spanntechnik bewegen müssen. „Mit der Grundplatte, der Rundachse, dem zweiten Nullpunktspannsystem samt Schraubstöcken und Formbacken kommen da rund 500 kg zusammen. Dennoch sind wir um gewichtsoptimierende Maßnahmen herumgekommen“, schildert Andreas Egeler die konstruktive Phase, in die bereits Mazak und Nikken eingebunden waren. „So eine vierte Achse zu integrieren in ein Maschinenkonzept ist nicht trivial. Es ist mehr als ein paar Parameter freischalten in der Steuerung – vor allem, weil die Kinematik und Masse ein gebremstes Gegenlager nötig machten. Ergebnis ist jetzt, und das war uns auch ganz wichtig, eine saubere CE-Lösung.“

Integration der Rundachse: Ein spannendes Projekt

Egeler fand das Projekt aber so spannend, dass er es in Heilbronn an der Wilhelm-Maibach-Schule als Technikerarbeit angeboten hatte. Mohamed Ük ergriff die Gelegenheit und begleitete die Konzeptionierung und Aufrüstung der Mazak-Maschine mit der vierten Achse. Als Rundachse wurde CNC321 samt gebremstem Gegenlager gewählt. Ük durfte also das Flächenträgheitsmoment zweiten Grades bestimmen und damit überprüfen, ob die Durchbiegung im Querschnitt der Traverse nicht zu groß wird.

Haltekräfte bringen den Ansatz an die Grenze

„Kritisch waren vor allem die Haltekräfte, die unsere Techniker in Rüsselsheim im ersten Ansatz als bedenklich eingestuft und abgelehnt hatten.“ Denn der Aufbau, erklärt Nikken-Gebietsverkaufsleiter Süd Martin Hussinger, sei so schwer gewesen, dass die Achse die zulässigen Höchstgrenzen der Lastaufnahme des Motors überschritten hätte. „Unsere Sorge war, dass der Motor der Rundachse die Belastung nicht schafft. Das war die Theorie. Tatsächlich ging die Lastaufnahme aber nicht auf 100%, sondern kam nicht über 25% hinaus“, berichtet Hussinger. Zudem sei das Konzept sehr sicher, weil die beim Fräsen wirksame Bremse im Gegenlager und im Rundtisch die Lastaufnahme des Motors automatisch auf Null setzt. Dieses Problem war also schnell gelöst. Etwas länger dauerte es, die Schnittstellen und die Hydraulik zwischen Rundachse und Maschine zu realisieren. „Vor allem die Bestellung der Teile aus England hatte etwas gedauert. Vor Ort hatten dann aber die Techniker von Mazak und Nikken die Steuerungsanbindung an einem Tag ausgeführt.“

Spezielles Öl und Einzahnfräser

Seit Dezember fertigt Egeler nun nach Bedarf für seinen Kunden Bär die Profile, die in Ladebordwänden verbaut werden, meist in der 3-m-Variante, aus AlSi0,5 mit einer durchschnittlichen Laufzeit von rund 17 min pro Teil. „Wichtig war, dass wir keinen üblichen Kühlschmierstoff einsetzen, weil die Teile vom Kunden weiterverarbeitet und geschweißt werden.“ Ideal, so hatte Bär es ins Spiel gebracht und mit Andreas Egeler ausgetüftelt, ist zum Gewindebohren ein spezielles Öl und zum Fräsen Alkohol. Die zweite Herausforderung beim Bearbeiten der Profile war deren Aufspannung, weil das stranggepresste Material meist leicht verzogen ist. „Der Verzug ist ganz normal. Wir haben diese Teile aber fest im Griff mit eigens angefertigten Formbacken für jede Profil-Variante.“ Bei der eigentlichen Bearbeitung schwört Egeler vor allem auf den Einzahnfräser von Datron, der ideal sei für die Aluminiumzerspanung. Die Aussparungen könnten so schnell und ausdauernd gefräst werden, was Egeler mitunter auch auf den großen Spanraum zurückführt. „Der Fräser hat nur eine Schneide, erlaubt aber große Vorschübe und hinterlässt nur hochglänzende Flächen“, ist Egeler begeistert.

Sehr niedrige Betriebs- und Servicekosten

Die Aufgabe der Rundachse bei der Bearbeitung ist natürlich, die Position zu halten. „Egeler hat sich dafür genau die richtige Achse ausgewählt. Denn unseren Rundachsen wird nachgesagt, dass sie nicht nur die langlebigsten am Markt sind, sondern auch die genauesten. Deshalb vertrauen auch namhafte Maschinenhersteller wie Makino oder eben auch Mazak fast ausnahmslos auf die Qualität der Nikken-Rundtische“, betont Hussinger.

Das ganze Projekt kostete Andreas Egeler neben der gebrauchten Mazak-Maschine rund 70.000 Euro für die Rundachse, das Gegenlager, die Spannmittel und die Installation. „Bekommen haben wir dafür wirklich ein Paket, mit dem wir sogar 3 m lange Teile hochgenau simultanfräsen könnten. Vom größten Vorteil einer Nikken-Achse, die immerhin rund 50.000 Euro vom Invest ausmachte, werden wir aber erst viel später profitieren, wenn wir auf die Betriebs- und Servicekosten schauen.“ Denn diese Achsen sind nach Erfahrung von Andreas Egeler extrem wartungsarm. Andere Achsen, die bei Egeler im Einsatz sind, bräuchten demnach viel mehr regelmäßige Wartung. „Die Spielkorrektur bei handelsüblichen Achsen muss in der Regel alle sechs Monate vom Kundendienst durchgeführt werden.“ Dagegen müsste nach Erfahrung von Martin Hussinger das Spiel der Nikken-Rundachsen erst frühestens alle drei bis vier Jahre kontrolliert und gegebenenfalls nachgestellt werden.

VHM-Schnecke und plasmanitriertes Schneckenrad

„Rundachse ist tatsächlich nicht gleich Rundachse. Der Vorteil der Nikken-Achsen liegt hauptsächlich zwischen Tisch und Elektromotor: in dem Schneckenradantrieb. Nur Nikken macht die Einheit komplett aus gehärtetem Stahl. Bronze, Messing oder Alu kommt bei uns nicht rein. Und nur bei Nikken können Sie die Schnecke über einen Exzenter minimal, aber kontrolliert nachstellen. Deswegen laufen die Rundachsen meist weit über 20 Jahre bei einem minimalen Umkehrspiel von unter 4 Winkelsekunden“, erklärt Martin Hussinger den kleinen Unterschied, der große Instandhaltungskosten vermeidet. Optimale Unterstützung verspricht der Nikken-Gebietsverkaufsleiter-Süd durch die deutsche Servicezentrale in Rüsselsheim. „Der Service ist tatsächlich sehr gut“, attestiert Andreas Egeler.

Konzeptionierung und Integration der Komponente wurden vom Nikken-Service begleitet

Nicht nur zur Integration war der Nikken-Techniker aus Rüsselsheim zur Stelle und hatte im Wechselspiel mit den Mazak-Technikern den Motor eingebaut, sodass die Integration in einem Tag abgeschlossen war. „Schon bei der Konzeptionierung hatte Nikken Herrn Ük mit den CAD-Daten seiner Rundachse unterstützt und ihm kostenfrei die Step-Files zur weiteren Planung zukommen lassen. Das war nicht alltäglich und hat richtig Spaß gemacht.“

Foto: Harald Klieber
Andreas Egeler (v.li.), Martin Hussinger und der angehende Techniker Mohamed Ük sind mit der leistungsstarken Rundachse von Nikken sehr zufrieden. Trotz großer bewegter Massen steigt die Lastaufnahme in der Praxis kaum über 25%. Weitere Gewichtsoptimierungen der Spannmittel waren also im Rahmen der Technikerarbeit nicht nötig.

Wie weit die Serviceorientierung bei Nikken geht, erfuhr Egeler bei seiner Anfrage im Januar, ob sich die Nikken-Achse auch ohne Strom bewegen lässt? „Wir wollten die Achse, die ja einfach komplett per Lastkran auf der großen Grundplatte aus der Maschine gehoben werden kann, anderweitig einsetzen und wollten dazu die Vorrichtung in eine waagerechte Position bringen. Auch diese Frage beantwortete mir der Servicetechniker am Telefon, dass es eine Möglichkeit gibt, die Achse quasi auch per Handbetrieb kontrolliert in eine neue Position bringen zu können.“ Dafür musste Egeler lediglich einen Inbus-Schlüssel anpassen und die Klappe zur Hartmetallschnecke öffnen. „Aber Vorsicht, die Schnecke läuft natürlich im Ölbad. Da kommt also Öl raus. Dann mussten wir aber nur am Sechskant drehen, die Achse ausrichten und wieder klemmen. Solche Informationen bekommen Sie sonst nirgendwo von Herstellern. Das hatte uns wirklich weitergeholfen. Nikken hat wirklich einen Superservice!“

cd

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