Schmuckstück im Werkzeugmaschinenbau

Die Sinumerik 840D von Siemens bringt beste Voraussetzungen für das Dreh-Fräskonzept der Take 5 mit. Die ausgefeilte Mehrkanal-Technik dieser CNC schafft alle Voraussetzungen für übersichtliche Programmstrukturen und ermöglicht damit eine einfache Programmierung für unterschiedliche Technologien. Dank der Bedienoberfläche mit zyklenunterstützten Masken ist das Einrichten und Programmieren mit dieser Maschine einfach zu erlernen Bilder: Siemens

Das kombinierte Dreh-/Fräszentrum Take 5 mit der CNC Sinumerik 840D ist kompakt aufgebaut und verfügt neben zwei Drehspindeln auch über eine zusätzliche Frässpindel. Damit ist es besonders gut für die simultane Komplettbearbeitung von komplexen Bauteilen geeignet (links)

Komplettbearbeitung – kein Problem. Ist die eine Seite des Werkstücks fertig bearbeitet, wird es an die Gegenspindel übergeben

Von links: Siemens-Fachberater Klaus Steinbrücker, Wolfgang Wiedemann, Abteilungsleiter Elektrotechnik bei Benzinger, und Hubert Leibbrand, Autor des Beitrags und Senior-Vertriebsbeauftragter bei Siemens, freuen sich über die gute Zusammenarbeit

Blick ins Innere des Dreh-/Fräszentrums Take 5 von Benzinger

Die beiden Drehspindeln der Take 5 sind jeweils auf einem X/Z-Kreuztisch aufgebaut. Die Frässpindel ist auf einer Y/B-Einheit montiert und leistet Bearbeitungsdrehzahlen bis 30 000 min-1

Wer als Maschinenhersteller in Branchen wie der Schmuck- und Medizintechnik erfolgreich sein will, muss höchste Anforderungen an Präzi- sion, Qualität und Produktivität erfüllen. Maßstäbe in diesem Segment setzt die Maschinenbaureihe Take 5 von Benzinger. Gesteuert von einer Sinumerik 840D wird sie zur Komplettbearbeitung von komplexen Bauteilen verschiedenster Anwendungsbereiche eingesetzt.

Schmuckstücke, Ringe und Uhren in Handarbeit – das gibt es heutzutage nur noch sehr selten. Die meisten Preziosen werden auf Hightech-Maschinen gefertigt, die für freigeformte Oberflächen in Spiegelglanz ebenso sorgen wie für das Bestücken mit winzigsten Diamanten.

Die Anforderungen dieser Branche an ihre Maschinenhersteller sind extrem hoch, was der Carl Benzinger GmbH, Pforzheim-Büchenbronn, entgegenkommt. Das badische Unternehmen, dessen Präzisionsmaschinen bei allen bedeutenden Firmen der Uhren- und Schmuckbranche zu finden sind, spielt in der obersten Liga. Präzision heißt hier 1 µm und darunter, sowohl was die Oberflächengüte und Rundheit betrifft als auch in punkto Positioniergenauigkeit.

Dabei macht das Geschäft mit Schmuckherstellern im Verhältnis zum Gesamtumsatz bei Benzinger heute einen geringeren Anteil aus. Grund hierfür ist jedoch nicht eine rückgängige Nachfrage dieser Branche, sondern das zunehmende Interesse anderer anspruchsvoller Industriesektoren, die sich der feinen Maschinentechnik aus dem Nordschwarzwald bedienen – von der Medizin-, Dental- und Automobiltechnik, über die Armaturenindustrie bis hin zu Luft-/Raumfahrtspezialisten und vielen mehr.

Kundennähe bestimmt Maschinenentwicklung

Die Firma Benzinger wächst daher seit vielen Jahren in gleichmäßigen Schritten und beschäftigt derzeit rund 140 Mitarbeiter. Die Nähe zum Kunden bildet dabei eine Basis des Erfolgs, wie Wolfgang Wiedemann, seit 20 Jahren im Haus Benzinger und seit 15 Jahren Abteilungsleiter Elektrotechnik, erklärt: „Wir reden ständig mit unseren Kunden, beobachten die Märkte und entwickeln unsere Maschinen genau in die geforderte Richtung." Das bedeutet unter anderem, dass über die Maschinen hinaus ein Gesamtkonzept angeboten wird, das auch die Prozessautomatisierung mit Roboter- und Anwendungstechnik sowie Dienstleistungen wie den Aftersales-Service beinhaltet.

Ebenso wichtig ist für Benzinger die anwenderorientierte Entwicklung und Auslegung der Maschinen, mit Fokus auf die wirtschaftliche Fertigung hochpräziser Werkstücke von Losgröße 1 bis zu mittleren Serien mit etwa 5000 Stück. Das kombinierte Dreh-/Fräszentrum Take 5 erfüllt diese Forderungen und hat sich schnell etabliert.

Der Aufbau und die Anordnung der Achsen dieser Maschinenbaureihe ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise, die um durchschnittlich 50 Prozent weniger Platz beansprucht als vergleichbare Dreh-Fräszentren. Die Kinematik wirkt sich zudem positiv auf die Präzision der Maschine aus. „Da unsere Kunden häufig die simultane Komplettbearbeitung von komplexen Bauteilen fordern, haben wir die Take 5 mit einer zusätzlichen Frässpindel ausgestattet", erklärt Wiedemann. „Die beiden Drehspindeln sind jeweils auf einem X/Z-Kreuztisch aufgebaut. Die Frässpindel ist auf einer Y/B-Einheit montiert und leistet Bearbeitungsdrehzahlen bis zu 30 000 min-1. Sie kann wahlweise an der Haupt- oder Gegenspindel eingesetzt werden."

Ausgefeilte Mehrkanal-Technik für Dreh-Fräskonzepte bestens geeignet

Um die verschiedenen Achsen und Bearbeitungstechnologien zuverlässig steuern zu können, geht der badische Präzisionsmaschinenhersteller auch bei der CNC-Technik keine Kompromisse ein. Mehrere Vergleiche und Tests hatten zum Ergebnis, dass die Sinumerik 840D von Siemens beste Voraussetzungen für das Dreh-Fräskonzept der Take 5 mitbringt. Die Gründe sind vielfältig, wie Wiedemann feststellt: „Einer davon ist die ausgefeilte Mehrkanal-Technik, die alle Voraussetzungen für übersichtliche Programmstrukturen schafft und damit eine einfache Programmierung für unterschiedliche Technologien ermöglicht."

Die Sinumerik 840D beherrscht jede Bearbeitungstechnologie, verfügt über bis zu zehn Kanäle und steuert (bei Bedarf) bis zu 31 Achsen. Die Take 5 nutzt fünf Kanäle – einen zum Drehen an der Hauptspindel, einen zum Drehen an der Gegenspindel, einen zum Fräsen, einen für den Werkzeugwechsel und einen für das Drehen mit der Frässpindel. Dadurch wird es möglich, in unterschiedlichen Teileprogrammen parallel zu fräsen und zu drehen. Bei Bedarf lässt sich in die Frässpindel auch ein Drehwerkzeug einbauen und mechanisch klemmen, um dann an der Haupt- und Gegenspindel verschiedene Drehbearbeitungen auszuführen. „All diese Funktionen können unsere Kunden mit einer CNC von Siemens flexibel realisieren. Manch anderer Steuerungshersteller würde sich hier schwertun", ergänzt der Elektrotechnik-Chef.

Mit der Sinumerik 840D ist es möglich, im gleichen Kanal wechselweise Dreh- und Fräsbearbeitungen zu realisieren. Siemens-Fachberater Klaus Steinbrücker erläutert: „Alternativ dazu lässt sich der Werkzeugträger sequenziell kanalübergreifend einsetzen – also aus unterschiedlichen Programmen. Dabei können alle notwendigen Transformationen verwendet werden, wie Transmit zur stirnseitigen Fräsbearbeitung, Zylindermanteltransformation zur Mantelflächen- Fräsbearbeitung oder eine 5-Achs-Fräsbearbeitung mit dynamischer Orientierung des Fräswerkzeuges (Traori) auf dem Werkstück." Unterschiedliche Werkzeugsysteme (Revolver oder Frässpindel) lassen sich im Programm mit einheitlichen Achsnamen (Geoachsen X, Y, Z) ansprechen, was das Kopieren oder Verschieben von Programmabschnitten unter den Kanälen einfach macht.

Einfache und sichere Bedienung der Take 5

Komplexe Fräs- und Dreh-Programme der Take 5 werden in der Praxis meist an externen Arbeitsplätzen erstellt und via Netzwerk oder USB-Stick in die CNC übertragen. Für einfache Programme sowie das Einrichten der Maschine nutzen Anwender das einheitliche und übersichtliche Bedienpult, das schwenkbar an einem Doppelgelenk-Tragarm befestigt ist. Dank der Bedienoberfläche mit zyklenunterstützten Masken können damit selbst Facharbeiter mit wenig Programmiererfahrung den Umgang innerhalb weniger Tage erlernen. Ist etwas unklar, lässt sich über die Help-Taste ein „elektronischer Helfer" aktivieren, der zielgerichtet Auskunft gibt.

Um den Einrichtbetrieb für Anwender auf einfache Weise sicher zu gestalten, setzen die Entwickler von Benzinger auf „Safety Integrated". Diese in die CNC Sinumerik 840D integrierte Softwarefunktion schützt den Bediener zuverlässig und reduziert den sonst notwendigen Verdrahtungsaufwand externer Schutzeinrichtungen. Der softwarebasierte Schutz hat aber noch weitere Vorteile. Wird eine entsprechend ausgestattete Werkzeugmaschine beispielsweise durch einen Roboter ergänzt, lässt sich das Sicherheitskonzept schnell und einfach anpassen. Der Einrichter kann dadurch ein Teileprogramm wesentlich leichter einfahren, das ein Arbeiten mit offener Schutztüre erfordert. Alle notwendigen Sicherheitsvorschriften werden dabei berücksichtigt und die Gefahr für den Einrichter minimiert. Das spart Hardware, Zeit und damit Kosten.

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Autor: Hubert Leibbrand, Siemens AG