Index-Traub G220: Für die Zukunft gerüstet

Die Zukunft fordert von Werkzeugmaschinen eine hohe Flexibilität und Leistungsdichte, da in viele Werkstücke immer mehr Funktionen integriert werden. Zusätzlich werden die Bauteile tendenziell immer kleiner, und die Variantenzahl nimmt zu. Komplettbearbeitung ist ein Schlüssel, um diese Herausforderung zu meistern, dabei den steigenden Qualitätsanforderungen gerecht zu werden und kostenseitig konkurrenzfähig zu sein.

Vor diesem Hintergrund hat die Entwicklungsabteilung des nun hundertjährigen Drehmaschinenherstellers Index sein ganzes Know-how in die Neukonstruktion des Dreh-Fräszentrums G220 eingebracht. Entstanden ist eine kompakte Maschine, die auf rund 10 m2 Aufstellfläche (ohne Stangenlader) Dreh- und Fräsbearbeitung (auch fünfachsig) auf gewohnt hohem Niveau bietet.

Die Basis bildet dabei ein stark verripptes Gussmaschinenbett, welches zusammen mit den großzügig dimensionierten Linearführungen in den X- und Z-Achsen für sehr gute Stabilitäts- und Dämpfungseigenschaften sorgt. Die senkrechte Verkleidung des Arbeitsraums wurde mit einem einteiligen Abdeckblech anstelle pflegeintensiver Teleskopbleche realisiert. Der Z-Achsenschlitten mit der Motorfrässpindel und der hydrostatisch gelagerten Y/B-Achse sind als Portal symmetrisch ausgestaltet. Alle wesentlichen Maschinenkomponenten wurden mit Hilfe von Berechnungs- und Simulationsmodellen optimiert, um einerseits leicht und andererseits stabil zu bauen, was insgesamt die hohe Dynamik aber auch die äußerst gute Zerspanungsleistung der Maschine begünstigt.

Die Motorfrässpindel eignet sich auch für komplexe fünfachsige Fräsarbeiten.

Ergonomieband unterstreicht die Bedienerfreundlichkeit

Einen wesentlichen Einfluss auf die Neukonstruktion hatten auch ergonomische Gesichtspunkte. Mit dem auf der Maschinenumhausung angebrachten türkisfarbenen Ergonomieband wird eine Zone markiert, die für einen Maschinenbediener optimal zugänglich ist. In diesem Bereich können alle notwendigen Handgriffe zum Rüsten und Bedienen der Maschine ergonomisch optimal erfolgen. Denn alle relevanten Komponenten, also Haupt- und Gegenspindel, Revolver, Motorfrässpindel und Werkzeugmagazin oder Reitstock und Lünettenschlitten, sowie das Bedienpult der Maschine befinden sich innerhalb dieses Ergonomiebereichs.

Der Werkzeugrevolver ist mit 18 oder 12 Stationen verfügbar und besitzt eine Y-Achse mit einem Verfahrbereich von +/-50 mm.

Viel Platz für effiziente Dreh- und Fräsbearbeitung

Die Arbeitsspindeln (Haupt- und Gegenspindel) sind fluidgekühlt und bieten einen Stangendurchlass von 65 mm, optional 90mm (Spannfutter bis max. 210 mm Durchmesser). Der Abstand zwischen den Spindeln beträgt 1280 mm und die maximale Drehlänge 1000 mm. Die Motorspindeln der Haupt- und Gegenspindel ermöglichen durch ihre hohe Dynamik, Leistung und Drehmoment eine produktive Drehbearbeitung.

Die Spindelmitte befindet sich 1350 mm über dem Boden. Im unteren Bereich ist der Werkzeugrevolver angeordnet, bei dem der Kunde die Wahlmöglichkeit zwischen VDI 25- oder VDI 30-Werkzeugaufnahmen hat. Entsprechend stehen im Werkzeugrevolver 18 oder zwölf Stationen zur Verfügung, die alle mit einzeln angetriebenen Werkzeugen bestückt werden können (max. 6 kW, 18 Nm und bis zu 7200 min-1).

Der Werkzeugrevolver ist nicht nur in X- und Z-Richtung verfahrbar (Durchschaltraum in Y 140/160 mm und in Z 150 mm), er besitzt auch eine lineare Y-Achse mit einem Verfahrbereich von +/-50 mm. Dank des großen Arbeitsraumes und dem Abstand zwischen der Haupt- und Gegenspindel kann kollisionsunkritisch mit der Motorfrässpindel und dem Werkzeugrevolver zeitgleich – auch stirnseitig – an der Haupt- und Gegenspindel bearbeitet werden.

Die fluidgekühlte Motorfrässpindel ist oberhalb der Drehachse angeordnet. Mit ihrem leistungsstarken Antrieb (max. 11 kW, 30 Nm und 18.000 min-1) sowie mit der über einen Torquemotor direkt angetriebenen und hydrostatisch gelagerten B- Achse lassen sich aufgrund der hohen Dämpfung und Steifigkeit nahezu jegliche Bohr- und Fräsbearbeitungen durchführen. Mit einem Y-Hub von +/-80 mm, einem Schwenkbereich der B-Achse von -50/+230 Grad sowie einem großem X-Verfahrweg – der auch 30 mm unter Drehmitte reicht – können darüber hinaus auch alle Geometrien bis hin zur Fünfachsbearbeitung problemlos und produktiv hergestellt werden. Auch der Einsatz von lang auskragenden Werkzeugen ist kein Problem, was insbesondere für die mehrachsige Bearbeitung Vorteile bietet.

Für die effektive Komplettbearbeitung von langen oder wellenförmigen Werkstücken stehen neben einem CNC- gesteuerten Reitstock auch ein Lünettenschlitten anstelle des unteren Werkzeugrevolvers zur Verfügung.

Hauptzeitparalleles Rüsten

Die Motorfrässpindel bedient sich aus einem ein- oder optional zweireihigen Werkzeugkettenmagazin, das Platz für 70 oder 140 Werkzeuge (HSK-T40) bietet. Die Stationen sind in Köcherbauweise ausgeführt, wodurch die Werkzeuge vor Verschmutzung von Öl und Spänen geschützt sind. Im Standard können Werkzeuge mit Abmessungen bis zu 50 mm im Durchmesser und 200 mm Länge eingesetzt werden. Alternativ lassen sich – bei freien Nebenplätzen – auch Werkzeuge bis zu 120 mm Durchmesser und 300 mm Länge verwenden. Besonderer Anwendernutzen geht vom doppelreihigen Werkzeugmagazin mit 140 Plätzen aus, denn es ermöglicht das hauptzeitparallele Rüsten. Das heißt, während die erste Magazinkette den laufenden Bearbeitungsprozess unterstützt, kann der Maschinenbediener die zweite Magazinkette mit neuen Werkzeugen rüsten.

Ein weiterer Pluspunkt des Werkzeugmagazins der G220 ist die integrierte Bohrerbruchkontrolle. Bevor ein Werkzeug nach seinem Einsatz wieder im Werkzeugmagazin abgelegt wird, erfolgt über eine Lichtschranke eine automatische Prüfung, ob das Werkzeug noch komplett vorhanden ist. Die Einrichtung kann optional auch mit einer Werkzeugbruch- und Verschleißüberwachung durch Auswertung der Motorstromaufnahmen der Achsantriebe kombiniert werden.

Die neueste Index-Steuerungsgeneration C200 SL basiert auf der Siemens Sinumerik 840D sl (solution line) und einem 18,5 Zoll Wide-Screen-Bildschirm mit Touch-Oberfläche.

Effektives Equipment

Für die effektive Komplettbearbeitung von langen oder wellenförmigen Werkstücken stehen neben einem CNC- gesteuerten Reitstock (Andrückkraft max. 8.000 N, Pinole mit Aufnahme DIN 2079/SK30) auch ein Lünettenschlitten (Lünettenkopf mit Spannbereich 12-152 mm Durchmesser) anstelle des unteren Werkzeugrevolvers zur Verfügung.

Zur schonenden Abnahme der bearbeiteten Werkstücke hat Index eine CNC-gesteuerte und CNC-programmierbare Portalabnahmeeinheit installiert. Sie ist in der Lage, sowohl Reststücke aus der Hauptspindel als auch Fertigteile aus der Gegenspindel zu entladen (max. 7,5 kg Gewicht). Diese werden anschließend auf einem integrierten Transportband abgelegt und nach rechts aus dem Arbeitsraum der Maschine abgeführt.

Für eine konstant hohe Präzision bei der Bearbeitung ist nicht nur ein stabiler Maschinenaufbau erforderlich. Eine große Rolle spielt auch die Temperaturstabilität der Maschine. Um die in den fluidgekühlten Spindeln und im Schaltschrank entstehende Wärme abzuführen, hat Index einen durchgängigen Flüssigkeitskreislauf mit einer Schnittstelle integriert, die zur Wärmeabführung entweder den Anschluss an ein dezentrales Kühlaggregat oder an eine zentrale Kühlanlage ermöglicht. Durch die Möglichkeit der Kühlung abseits der Produktion und durch den Verzicht auf die früher üblichen Lüfter können Lärm- und Wärmeemissionen im Maschinenumfeld auf ein Minimum reduziert werden.

Netzwerkintegrierte Steuerungstechnik

Ein besonderes Highlight hinsichtlich Bedienerfreundlichkeit und Prozesssicherheit bietet die in der G220 eingesetzte neueste Index-Steuerungsgeneration C200 SL. Sie basiert auf der Siemens Sinumerik 840D sl (solution line) und einem 18,5 Zoll Wide-Screen Touch-Bildschirm. Mit diesem Bedienfeld und neuester kapazitiver Touch-Technik – die sogar eine Bedienung mit Handschuhen zulässt – ist es Index gelungen, zahlreiche Dreh- und Tippschalter von der Maschinensteuertafel direkt in den Bildschirm einzubinden. Eine Berührung mit dem Finger reicht aus, um Funktionen zu aktivieren, Dateien und Ordner zu öffnen oder ganze Anzeigeseiten zu verschieben. Das macht die Navigation viel einfacher als früher mit Tastatur und Maus.

Zur Auswahl stehende Tasten und Schalter, die dem aktuellen Maschinenstatus entsprechend bedienbar und deren Bewegungen freigegeben sind, werden selektiv hinterleuchtet; unzulässige bleiben dunkel. Blinkende Tasten zeigen eine notwendige Bedienerfreigabe an. Dadurch werden die Bediener geführt und Fehler vermieden. Doch das Bedienfeld lässt sich nicht nur zur Maschinensteuerung nutzen. Es bietet einen zweiten Eingang, den Index für die Virtuelle Maschine (VM) verwendet (Option). Auf Knopfdruck kann der Bediener auf das sogenannte „VM on Board“ umschalten und unabhängig vom laufenden Maschinenbetrieb die Simulation nutzen.

Aufgrund der neuen technischen Voraussetzungen, die von der Siemens Sinumerik 840D sl bereit gestellt werden, hat Index zusätzliche Funktionen in der VM entwickelt. So erlaubt „CrashStop“ die Voraussimulation des auf der Maschine laufenden Werkstückprogramms. Bei einer virtuell erkannten Kollision löst die Funktion einen rechtzeitigen Maschinenstopp vor dem realen Crash aus. Mit „RealTime“ lässt sich das Maschinenprogramm am Maschinenbedienfeld zeitparallel simulieren und ermöglicht dadurch eine Echtzeitbetrachtung des Bearbeitungsablaufs bei schwer einsehbaren Arbeitsraumsituationen. Unter „CAM on Board“ ist sogar das NX-CAM-System mit Index Postprozessor direkt an der Maschine einsetzbar, was vor allen bei umfangreichen Fräsbearbeitungen nützlich ist. Neu ist auch IT-FIT – die Index-Traub Fabrik-Informations-Technologie – mit der sich der Maschinenbediener Informationen aus dem Unternehmensnetzwerk abrufen kann, beispielsweise Bauteilzeichnungen zum Einrichten der Maschine.