Mineralguss Maschinengestelle aus Mineralguss

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Mineralguss besticht im Vergleich zu alternativen Gestellwerkstoffen durch seine Designmöglichkeiten. So konnten zum Beispiel eine Magazinschacht- und Arbeitsraumspülung in das Mineralgussbett integriert werden. Besseres Eigenschwingverhalten und verringerter Montageaufwand sind weitere Vorteile.

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Das Mineralgussbett für das Doppelspindel-Fertigungszentrum DZ 15 W Magnum besitzt einen hohen Integrations- und Komplettierungsgrad (Bild: Epucret)
Das Mineralgussbett für das Doppelspindel-Fertigungszentrum DZ 15 W Magnum besitzt einen hohen Integrations- und Komplettierungsgrad (Bild: Epucret)

Als 2001 das Unternehmen Chiron im Rahmen einer Diplomarbeit den Epucret Geschäftsführer Dr. Jackisch um technische und kommerzielle Hinweise bat, war Chiron noch „mineralgussfreie Zone“. Das hat sich bis heute signifikant geändert. Seit Anfang 2011 verlässt fast jede zweite Chiron-Maschine die Montage mit einem Mineralgussbett. Chiron ist technologischer Marktführer bei Vertikal CNC-Fertigungszentren, die in Serienproduktion hergestellt und aufgrund des Baukastenprinzips individuellen Aufgaben angepasst werden können. Dafür steht ein breites Angebot an Optionen zur Verfügung. Innerhalb jeder Baureihe werden verschiedene Tischvarianten (Starr-, Werkzeugwechsel- und 5-Achstisch) angeboten.

Die Fertigungszentren sind sowohl als Ein- oder Doppelspindler lieferbar. Entweder mit dem blitzschnellen Korb-Werkzeugwechsler oder mit Pickup- Werkzeugmagazin. Aufgrund des modularen Aufbaus lässt sich jede Basismaschine zu einer perfekten Individuallösung zusammenstellen.

Mineralguss bietet viele Designmöglichkeiten

„Mineralguss besticht im Vergleich zu alternativen Gestellwerkstoffen durch seine Designmöglichkeiten,“ betont Chiron-Geschäftsführer Dr. Prust: „Glatte Flächen und schweißnahtfreie Kanten führen zu einer Verbesserung der Späneabfuhr im Arbeitsraum. Im Gesamtkonzept von Kabine und Maschinenbett werden Spänenester vermieden und die Dichtigkeit erhöht.“ Weitere Vorteile ergeben sich durch das hohe Integrationspotenzial einer Mineralgusslösung. Die in den Fertigungszentren benötigten Betriebsstoffe werden durch eingegossene Leitungen direkt an die Wirkstätte befördert.

So konnten zum Beispiel in der 12er-Reihe eine Magazinschacht- und Arbeitsraum-spülung in das Mineralgussbett integriert werden. Von einem weiteren Vorteil berichtet Projektleiter Michael Eble: „Für Spannvorrichtungen, Schwenk- und Laser-messeinrichtungen werden im Arbeitsraum der Maschine, also im Nassbereich, mechanische sowie elektrische Sensor- und Aktorleitungen benötigt, die vom Schaltschrank durch das Maschinenbett bis zur Wirkstätte verlegt werden müssen. Hier haben direkt in das Bett eingegossene Kunststoffrohre den Installationsaufwand wesentlich verringert.“ Analysen des Montageablaufes der Fertigungszentren ergaben, dass der Montageaufwand von Schaltschrankeinheit und Kabine auf das Mineralgussbett um ca. 70 Prozent im Vergleich zur bisherigen Gestelllösung reduziert werden konnte. Dabei kommt den Monteuren die hohe Formgenauigkeit des Mineralgusses, der in einer präzisen und langlebigen Stahlform gegossen wird, entgegen. Durch ein Labyrinth an der Schnittstelle Bett-Kabine kann auch auf das zusätzliche Abdichten mit einer Dichtmasse verzichtet werden.

Höhere Werkstoffdämpfung verbessert Eigenschwingungsverhalten

In allen Baureihen setzen Span-zu-Span-Zeiten ab 1,7 sec, Eilganggeschwindigkeiten bis 75 m/min und Achsbeschleunigungen bis zu 20 m/s2 Bestmarken in der Pro-duktivität, stellen aber auch hohe Anforderungen an die dynamische Trägheit der Maschinenbasis. Die zwischen 3,7 und 4,9 to schweren Mineralgussgestelle nehmen die Reaktionskräfte in Folge der hohen Achsbeschleunigungen optimal auf, so dass eine Verbindung mit dem Fundament, um die Maschine am „Wandern“ zu hindern, nicht notwendig ist. Die Mineralgussbetten der Baureihen 12 und 15 liegen im Mas-severhältnis von >6 zur ersten mechanischen Achse.

Eine signifikante Verbesserung des Eigenschwingungsverhaltens durch die höhere Werkstoffdämpfung von Mineralguss war bei den Fertigungszentren von Chiron weder Ziel noch Ergebnis. Bei einem Anteil des Maschinengestelles an der Gesamtsteifigkeit eines Chiron-Fertigungszentrums von nur 5 Prozent war auch die Optimierung der statischen Steifigkeit kein Entwicklungsziel. Die hohe thermische Trägheit von Mineralguss führte nachweisbar zu einem deutlich stabileren Positionsverhalten bei kurzzeitigen Temperaturspitzen durch unterschiedlich warmes oder kaltes Kühlschmiermittel.

Epucret als Entwicklungspartner und Systemlieferant

„Nur durch eine mineralguss- und abformgerechte Konstruktion können die wirt-schaftlichen Potenziale von Mineralguss abgerufen werden“, unterstreicht Epucret-Geschäftsführer Dr. Jackisch und ergänzt: „Deshalb verstehen wir uns nach wie vor als Entwicklungspartner von Chiron, obwohl das Team um Herrn Eble diesen Werkstoff bereits perfekt beherrscht.“ Konstruktive Änderungen am Mineralgussbett hat Michael Eble von zwei Seiten einer Medaille betrachtet: „In der massiven Stahlgießform, welche für beste und konstante Gussgenauigkeit sowie für hohe Standzeit steht, sind konstruktive Anpassungen durch Prototypenerkenntnisse oder spätere Teilevarianten oft mit aufwändigen Änderungen verbunden. Andererseits wird dadurch die Änderungsdisziplin verbessert.“ Das wesentliche Entwicklungsziel eines baureihenübergreifenden Systemgedankens wurde erreicht.

Der Lieferant des Mineralgussgestelles beschafft und montiert neben den Kompakt-führungen und dem Graugussschlitten auch den Kugelgewindetrieb, Bleche, Ma-schinenfüße und Transportmittel. So wird eine hochgradig komplettierte Systemlösung in Tuttlingen angeliefert, die dazu beiträgt, dass die Montageverweilzeit und damit auch die Platz- und Kapitalbindung reduziert werden konnten. Im Übrigen wird bei allen Mineralgussbetten die Endgenauigkeit durch die Abformtechnologie - also ohne jegliche mechanische Bearbeitung - aufgebracht. (qui)

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