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Rollenschienenführungen machen Fünf-Achs-Bearbeitungszentrum leistungsfähiger

11.08.2008
In einem Fünf-Achs-Bearbeitungszentrum tragen Rollenschienenführungen die Hauptachsen und sorgen für konstante dynamische Verhältnisse. Für andere lineare Bewegungsfunktionen mit geringeren Anforderungen an die Steifigkeit werden hauptsächlich Kugelschienenführungen und in einem Fall ergänzend Kugelbüchsenführungen eingesetzt.

Bei der Konstruktion der Hermle-Bearbeitungszentren der C-Baureihe zur Fünf-Achs-Bearbeitung stand neben den hohen Genauigkeitsanforderungen vor allem die Zuverlässigkeit im Vordergrund. Außer konstruktiven Merkmalen bestimmt jedes Bauteil, und ganz besonders die führenden Elemente, durch seine Funktion die Leistung sowie die Gesamt-Verfügbarkeit der Werkzeugmaschinen.

So sind es vor allem Eigenschaften wie hohe Steifigkeit und Zuverlässigkeit der Rexroth-Rollenschienenführungen, die in den Hauptachsen in Fortsetzung des steifen Maschinenbetts zur Leistungsfähigkeit der Bearbeitungszentren beitragen.

Steifigkeit im Führungssystem erhöht die Fräsleistung

Die Besonderheit der Bearbeitungszentren der C-Baureihe von Hermle ist eine modifizierte Gantry-Bauweise mit einem Grundgestell in Mineralgussausführung. Drei Achsen im Werkzeug sollen eine vom Werkstück unabhängige Dynamik ermöglichen. Sie bilden die Voraussetzung für schnelle Eilgang- und Vorschubbewegungen des Bearbeitungszentrums .

In verschiedenen Hauptachsen sorgen Rollenschienenführungen für konstante dynamische Verhältnisse. Der Y-Schlitten wird als Traverse auf drei versetzten Führungsschienen mit jeweils einem Führungswagen gelagert. Diese Dreipunktauflage ergibt eine ideale Kraftaufnahme. Alle Führungen liegen außerhalb beziehungsweise oberhalb des Arbeitsbereichs.

In den Hauptachsen setzte Hermle Rollenschienenführungen ein, weil deren extrem hohe Tragfähigkeit und Steifigkeit in alle Belastungsrichtungen, im Vergleich zu anderen wälzgelagerten Führungssystemen, dazu beiträgt, die Fräsleistung zu erhöhen. Darüber hinaus fördert Steifigkeit unter Belastung die Genauigkeit und letztlich gewährleisten die hohen Tragzahlen die erforderliche Zuverlässigkeit auf Dauer.

Eine weitere bis in das Bearbeitungsergebnis hinein relevante Eigenschaft ist der ruhige Lauf der Führungswagen durch optimal gestaltete Umlenkung und Führung der Rollen.

Einzelelemente sind hochgenau gefertigt

Die schwäbischen Maschinenbauer setzen die Rollenschienenführungen in den Genauigkeitsklassen SP und UP mit einem aufgeclipsten Abdeckband für die Befestigungsbohrungen ein, was die Montagezeiten der Bearbeitungszentren erheblich reduziert. Geschätzt wird außerdem der „Austauschbau“. Rexroth fertigt Führungsschiene und Führungswagen so genau, dass jedes Element einzeln disponiert, gelagert und kombiniert werden kann. Es müssen also keine montierten Systeme vorgehalten werden. Das erleichtert die Materialwirtschaft und erhöht die Verfügbarkeit.

Für andere lineare Bewegungsfunktionen mit geringeren Anforderungen an die Steifigkeit werden hauptsächlich Kugelschienenführungen und in einem Fall ergänzend Kugelbüchsenführungen verwendet. Sie erfüllen dort Anforderungen, die im engen Zusammenhang mit der Produktivität der Bearbeitungszentren stehen. Dazu gehört das Öffnen und Schließen der Maschinentüren oder der Klappen zum Pick-up-Magazin ebenso wie die Hub- und Verfahrbewegungen im Palettenwechselsystem.

Die dafür erforderlichen Zeiten gehen 1:1 in die Werkzeugwechselzeiten und Werkstückwechselzeiten ein, sodass dort hauptsächlich die Anforderungen an die Dynamik im Vordergrund stehen. Auch dabei ermöglichen Rexroth-Kugelschienenführungen dynamische und sichere Bewegungen bei recht häufigen Lastwechseln.

Auch die linearen Hub- und Verfahrbewegungen der Palettenwechselsysteme werden von Rexroth-Kugelschienenführungen übernommen. Ergänzend dienen Kugelgewindetriebe, ebenfalls von Rexroth, als Antriebselemente.

Palettenwechselsystem ist bereits integriert

Mit einem integrierten Palettenwechselsystem wird die C 20 UP als jüngste Entwicklung der C-Baureihe zum kompakten Produktionssystem. Aus dem maximalen Transportgewicht von 160 kg inklusive Palette und der in den Arbeitsraum reichenden Auskragung ergeben sich hohe Momente, die es über die Führungssysteme aufzunehmen gilt.

In Verbindung mit den Kugelgewindetrieben mit Spindeln in gerollter Ausführung wird dort eine ausreichende Wiederholgenauigkeit in der Palettenpositionierung erreicht. Für die Auslegung von Führungssystemen und Gewindetrieben stehen dem Kunden die Rexroth-Auslegungsprogramme „Linear Motion Designer“ und „WIN-KGT“ zur Verfügung. Sie ermöglichen die Eingabe aller wichtigen Parameter wie Dynamikdaten, Massen und Kräfte einschließlich aller Koordinaten und Kraftrichtungen. Anhand der errechneten Belastungen lässt sich eine optimale Auswahl der Lineartechnik treffen.

Außer Aussagen über die äquivalente Belastung und die daraus resultierende theoretische Lebensdauer erhält der Anwender Informationen über Verlagerungen am Kraftangriffspunkt, beispielsweise der Werkzeuge.

Lineartechnik und Pneumatik miteinander kombiniert

Außer der Lineartechnik setzt Hermle auch Rexroth-Pneumatikprodukte wie Zylinder oder Ventilträgersysteme ein sowie Schlitteneinheiten der Serie GSU. Dabei handelt es sich um eine Kombination aus kolbenstangenlosem Zylinder und einer stabilen Führungsschiene mit Schlitten.

Die Führungsschiene wird so ausgelegt, dass die Einheit ausreichend steif ist, um hohe Lasten aufzunehmen. Mit zwei Stoßdämpfern, die im Lieferumfang enthalten sind, kann die Hublänge variabel über die Gesamtlänge der Schlitteneinheit eingestellt werden.

Die Schlitteneinheiten sind Bestandteil des Easy-2-Combine-Systems und ermöglichen damit die Montage anderer Rexroth-Produkte direkt an die GSU. Bei Hermle werden diese Einheiten verwendet, um Dachöffnungen automatisch zu öffnen und zu schließen. Sie sind in den für seine Bearbeitungszentren der C-Baureihe optional und ermöglichen eine komfortable Kranbeladung.

Thomas Remmele ist Leiter Vertrieb bei der Bosch Rexroth AG, Linear Motion and Assembly Technologies, Region Südwest in 70736 Fellbach. Weitere Informationen: Bosch Rexroth AG, 70442 Stuttgart.

Thomas Remmele | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/konstruktion/antriebsundsteuerungstechnik/articles/139850/

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