Wenn ein Bearbeitungszentrum drei Maschinen ersetzt

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Wenn ein Bearbeitungszentrum drei Maschinen ersetzt

Die Aufgabe klingt unlösbar: Die Öl- und Gasindustrie braucht just-in-time, kostengünstig gefertigte Ventile, Pumpen und andere Aggregate, die jahrzehntelang ohne Ausfälle arbeiten, aus höchstfesten Werkstoffen bestehen und die eine extrem hohe Verarbeitungsqualität auszeichnet. Doch der Spagat zwischen niedrigen Herstellkosten und hohen Anforderungen gelingt, wie Starrag mit beispielhaften Anwendungsfällen seines neuen horizontalen Bearbeitungszentrums Heckert DBF 1000 beweist.

»Unabhängig davon, ob es sich um eine eigenständige oder eine hochautomatisierte Lösung handelt, die DBF-Baureihe bietet höchste Durchsätze mit überlegener Oberflächenbeschaffenheit und ausgezeichneter Präzision.«

Doug Henderson, Vice President of Sales bei Starrag US

In Zulieferbetrieben der Öl- und Gasindustrie hat sich Starrag mit einem Maschinenkonzept einen Namen gemacht, das gleich mehrere Besonderheiten auszeichnet: Die Rede ist vom Horizontal-Bearbeitungszentrum Heckert DBF, das es als 5- und 6-Achsen-Ausführung gibt. Die drei Buchstaben verweisen auf das besondere Maschinenelement, den integrierten Dreh-, Bohr- und Fräskopf: Er ermöglicht das Drehen, Bohren und Fräsen von nicht-rotationssymmetrischen Teilen in einer Aufspannung und mit nur einer Werkzeugaufnahme. Neben der Standardversion mit fünf Achsen gibt es eine Variante zum Bearbeiten von sechs Achsen ohne Achsinterpolation, mit einem NC-Schwenk-Drehtisch, der zusätzliche Möglichkeiten beim Spannen bietet.

Leistungsfähige U-Achse: Schruppen und Schlichten mit hoher Präzision

Erfolgsgeheimnis der Baureihe ist der DBF-Kopf, der aus einer Planscheibe mit integrierter Arbeitsspindel und CNC-Radialschlitten besteht. Das rotierende Werkzeug lässt sich mit einem Radialhub von 70 mm verstellen. Die NC-Achse des Radialplanschlittens ermöglicht das Aussen-, Innen- und Plandrehen sowie das Kegel- und Konturdrehen; dafür kommt die integrierte U-Achse ins Spiel, die auch in diesem Bearbeitungsbereich eine hohe Performance auszeichnet (Drehzahl: 1.200 min-1, Dauerleistung: 45 kW, kontinuierliches Drehmoment: 1.700 Nm). Zum Fräsen und Bohren ist die Arbeitsspindel in der zentralen Position der U-Achse angeordnet, dann beträgt die maximale Drehzahl 3.500 min-1. Darüber hinaus bietet die Baureihe einen erweiterten Z-Achsweg – beispielsweise für das Langlochbohren von hydraulischen Anschlüssen in Aggregaten oder Fluid Ends.

Hohe Genauigkeit von 5 bis 6 Mikrometern

Auch in Sachen Vielseitigkeit und Präzision kann sich die DBF-Baureihe sehen lassen: Die vielseitigen Funktionen der fünf bzw. sechs Achsen erlauben das flexible Bearbeiten von Werkstücken von allen Seiten (mit Ausnahme der Spannfläche) und von innen sowie von aussen. Die axiale Rundlaufgenauigkeit von nur 5 bis 6 Mikrometern gewährleistet einheitliche Toleranzen und Rundlaufwerte – unabhängig von Umfang und Komplexität der Zerspanung.

Bearbeitungszeit sinkt um 95 %

Ein besonderes Plus ist die Möglichkeit, Werkstücke zum Fräsen, Bohren und Drehen nur einmalig spannen zu müssen. Dank dieser Spezialität gelang es zum Beispiel bei Fluid Ends, Schieberventilen, Drill Bits und Pumpengehäusen die Bearbeitungszeiten drastisch zu verringern: In einem Anwendungsfall sank die Bearbeitungszeit von Regelventilen sogar von 20 auf lediglich 4,5 Stunden. Das heisst: Die Zykluszeiten reduzierten sich um 77 %, die Bearbeitungszeit insgesamt sogar um 95 %.

Hocheffizient Fluid Ends zerspanen

Für das hocheffiziente Schwerzerspanen von bis zu 4.000 kg schweren Gehäusen wie zum Beispiel Fluid Ends eignet sich das neue Bearbeitungszentrum Heckert DBF 1000 besonders, da es dank eines zusätzlichen 6-Paletten-Linearspeichers und 320-Plätze-Werkzeugmagazins im mannlosen Betrieb arbeiten kann. Ein Werkzeug mit einem Durchmesser von 125 mm übernimmt das Planfräsen im Nonstop-Betrieb mit einem Vorschub von 5.000 mm/min. Es folgen Ausklinkfräsen (Werkzeugdurchmesser: 50 mm), Vollbohren (70 mm), Drehen (89 mm) und Aussendrehen (300 mm).

Eine besondere Anforderung ist die Fertigung von Fluid Ends aus schweren Edelstahlblöcken, die für einen durchschnittlichen Produktlebenszyklus von 2.000 bis 3.000 Stunden ausgelegt ist. Entsprechend aufwendig fällt die Komplettbearbeitung aus: Ein Hersteller schaffte es mit einem DBF-Modell, den gesamten Zerspanungsprozess von bisher 50 auf 32 Stunden zu reduzieren – das entspricht einer Zeitersparnis von 36 %. Ein Produktivitätsgewinn, der Anwendern auch bei sehr schwierigen Zerspan-Aufgaben wie sphärischen Bohrungen gelingt.

Genormte Werkzeugaufnahmen erleichtern den Alltag

»Im Gegensatz zu anderen Maschinen, die beispielsweise einem Plandrehkopf über einen Werkzeugwechsler anbieten, nutzt die integrierte DBF-Spindel genormte Werkzeugaufnahmen wie HSK 100 und Capto«, verweist Doug Henderson, Vice President of Sales bei Starrag US, auf gängige Branchenstandards. Die Besitzer eines DBF-Kopfs hingegen, können besagte standardmässige Werkzeugaufnahmen nutzen und damit problemlos alle Werkzeugdurchmesser bis 500 mm abdecken. Das Einspannen eines teuren U-Achs Werkzeugs, jeweils bei einem neuen Bearbeitungsschritt oder anderem Durchmesser, ist somit passé. Die Folgen sind erstaunlich: Die Werkzeugspitze sitzt dank der integrierten U-Achse deutlich näher an den Spindellagern. »Das führt zu mehr Steifigkeit an der Werkzeugspitze und sorgt für eine präzisere Bearbeitung«, meint Henderson. »Darüber hinaus verfügt die integrierte DBF-Spindel über das richtige Drehmoment und die richtige Kraft für die effiziente Maximierung des Bearbeitungsprozesses.«

DBF-Bearbeitungszentrum ersetzt zwei Schrupp- und eine Schlichtmaschinen

»Und dank des All-in-one-Prozesses entfallen natürlich die Notwendigkeit und die Kosten für separate Schrupp- und Schlichtmaschinen«, ergänzt er. »Einmal hat ein einziges DBF-Bearbeitungszentrum sogar zwei 4-Achs-Schruppmaschinen und eine 4-Achs-Schlichtmaschine ersetzt.« Für die DBF spricht ausserdem, dass sich der Zeitaufwand verringert. Es kommt darüber hinaus zu einer deutlich genaueren Komplettbearbeitung, weil das Umspannen beim Wechseln der Maschine und Prozesse entfällt, das für Ungenauigkeit sorgt. Und all das ist für Doug Henderson ein perfektes Beispiel für eine gelungene Umsetzung des Starrag Claims »Engineering precisely what you value«.

Industrie 4.0-Lösungen mit Starrag IPS

Unter diesem Leitspruch sorgt Starrag auch im Zusammenspiel mit der DBF-Baureihe für Automatisierung und Digitalisierung aus dem Baukasten: Starrag entwickelt vollständig automatisierte Systeme mit integrierten Paletten-Linearsystemen und Software-Routinen für Hochleistungsbearbeitungszellen mit hoher Auslastung. Das Ergebnis sind maximal automatisierte Prozesse, die nur noch sehr wenige Bedienereingriffe erfordern. Bei derartigen Industrie 4.0-Lösungen bietet sich die Unterstützung durch das selbst entwickelte Starrag IPS (Integrated Production System) an. Doug Henderson fasst mit Blick auf eine Vielzahl von DBF-Projekten zusammen: »Unabhängig davon, ob es sich um eine eigenständige oder um eine hochautomatisierte Lösung handelt, die DBF-Baureihe bietet höchste Durchsätze mit überlegener Oberflächenbeschaffenheit und ausgezeichneter Präzision.«

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