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NILES-SIMMONS hat das Bearbeitungskonzept „Closed-Door-Machining“ entwickelt, um den stetig steigenden Anforderungen bei der Herstellung komplexer, hochpräziser Teile und Komponenten zunächst für die Luftfahrtindustrie gerecht zu werden.

Dieses Konzept ermöglicht die Komplettbearbeitung von Teilen in einem kontinuierlichen Prozess innerhalb einer Maschine und ohne Bedienereingriffe. Es ist für verschiedene Teiletypen anwendbar, die in der Vergangenheit in mehreren Prozessschritten auf verschiedenen Maschinen hergestellt werden mussten.

Beim „Closed-Door-Machining“-Konzept wird ein Rohteil in die Maschine eingespannt und kann nach mehreren vollautomatischen Umspann- und Umspannvorgängen als fertiges Teil entnommen werden. Die Bearbeitung läuft völlig unterbrechungsfrei ab und je nach Komplexität des Teils können sich die Schichten im Zyklus mehrmals überschneiden.

Da der Prozess vollständig automatisiert abläuft, entfällt die Zeit, die mit arbeitsintensiven Teilehandhabungsverfahren zum Bewegen von Teilen zwischen mehreren Maschinen verbunden ist, und die Zwischenvorgänge zur Teilelagerung können reduziert werden. Ebenso werden die Aufgaben für die Bediener reduziert, da weniger Maschinen erforderlich sind und weniger Bedienereingriffe erforderlich sind.

Durch die Integration aller notwendigen Technologien in einer Maschine, wie Drehen, Fräsen, Bohren, Tieflochbohren, Flaschenbohren, Gewindeschneiden, Wälzfräsen, Wälzschälen, Schleifen und Messen, entfällt der Einsatz spezifischer Einzelmaschinen, was dazu führt langfristig ein wesentlich kosteneffizienteres Produktionssystem.

Zur Umsetzung des Konzepts hat NILES-SIMMONS mehrere neue Bearbeitungs- und Messtechnologien eingeführt. Das System erreicht prozesssicher hohe Genauigkeiten von <5µm durch den Einsatz der scannenden Teilevermessung mit dem Renishaw SPRINT Messsensor und der automatischen Werkzeugkompensation nach dem Messschnitt. Für andere Messaufgaben stehen neben SPRINT auch verschiedene andere berührende Messsensoren wie Renishaw RMP60 oder RMP600 zur Verfügung.

Durch das Scannen auf der Maschine mit dem SPINT-Messtaster können Formfehler von Merkmalen erkannt werden, die mit Touch-Trigger-Systemen übersehen würden.

Gleichzeitig erfolgt auch die Vermessung aller notwendigen Werkzeuge, wiederum vollautomatisch innerhalb der Maschine über ein taktiles Messsystem für feststehende Werkzeuge und ein optisches Lasermesssystem für rotationssymmetrische Werkzeuge.

Um die große Anzahl der einzusetzenden Werkzeuge unterzubringen, besteht die Möglichkeit, zwei Werkzeugmagazine kopf- und reitstockseitig mit einer Kapazität von jeweils bis zu 144 Werkzeugen zur Versorgung der mehrachsigen Dreh-Fräseinheit zu konfigurieren. Die Werkzeuge können von beiden Seiten automatisch in den Arbeitsbereich eingewechselt werden.

Alternativ kann für spezifische Bearbeitungsaufgaben ein zusätzliches Magazin für den gegenspindel- oder reitstockseitigen Bohrstangenschlitten eingesetzt werden. Dieses Langwerkzeugmagazin verfügt über maximal 16 Positionen für Langwerkzeugkassetten. Auch diese langen Werkzeuge werden automatisch in den zweiten Schlitten eingewechselt.

Die Langwerkzeuge mit bis zu zwei Metern Länge können mit hohem Kühlmitteldruck von bis zu 300 bar bzw. mit einer hohen Durchflussmenge von bis zu 150 l/min betrieben werden. Somit kann jede Tieflochbohranforderung in einem äußerst stabilen und zuverlässigen Prozess erfüllt werden. Das temperierte Kühlmittel kann sowohl druck- als auch volumengesteuert programmiert und über Sensoren überwacht werden.

Zur Oberflächenoptimierung der Teile ist es auch möglich, Schleifoperationen in die Maschine zu integrieren. Die Schleifscheibe kann vollautomatisch gewechselt, vermessen und abgerichtet werden. Für die Funkenbildung stehen auch Sensoren zur Verfügung. Das Kühlmittel, das prozessnah positioniert werden muss, wird von einer separaten, programmierbaren NC-Achse gesteuert und positioniert.

Eine höchst ausgestattete Maschine mit Dreh-Fräseinheit, Bohrstangenschlitten, Revolver (unten), Haupt- und Gegenspindel sowie Lünetten und Werkzeugwechseleinheiten kann mit bis zu 32 NC-Achsen konfiguriert werden. Aufgrund dieser Komplexität ist ein CAD/CAM-System mit integriertem Postprozessor unerlässlich.

Darüber hinaus wird ein flüssigkeitsgekühltes Maschinenbett aus Spezialbeton eingesetzt, um eine höhere Temperaturstabilität zu erreichen und die geforderten Genauigkeiten trotz Temperaturschwankungen sicherzustellen. Die Bearbeitungszentren sind außerdem mit dämpfenden und vibrationsreduzierenden Komponenten wie FEM-optimierter Schlittengeometrie, hydraulisch gespannten Komponenten der Teilachsen, Dämpfungsflächen in Bearbeitungsrichtung und Rollenführungen der Bearbeitungsachsen in der Größe 45/55 ausgestattet.

Um eine übersichtliche und einfache Bedienung zu gewährleisten, kommt zur Prozessüberwachung ein Siemens OP 19 Panel mit zusätzlichem Touchscreen zum Einsatz.

Die Prozesssicherheit im Rahmen des „Closed-Door-Machining“-Konzepts wird durch umfassende Softwaremodule von NILES-SIMMONS im Sinne der Industrie 4.0 deutlich erhöht, wie z. B. Software zur volumetrischen Fehlerkompensation, Spindelmodulation, Achskompensation, Werkzeugbruch und Antriebsüberwachung.

Das reibungslose Zusammenspiel dieser Softwarekomponenten mit den ausgefeilten Bearbeitungs- und Messtechnologien sowie dem robusten und durchdachten Maschinendesign bildet die Grundlage für erfolgreiches „Closed-Door-Machining“ ohne Bedienereingriff. Dieses effiziente Bearbeitungskonzept ist bei zahlreichen Kundenstandorten weltweit erfolgreich im Einsatz.

Weitere Informationen: www.niles-simmons.de

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