CNC-Dreh-Fräs-Bearbeitung auf höchstem Niveau – mit Redex-Linearantrieben

Spielfreier Schlittenantrieb für die High-End-Zerspanung.

  www.redex-group.com

Mit der MC-Baureihe hat NILES-SIMMONS CNC-Dreh-Fräs-Bearbeitungszentren im Programm, die erstens höchste Präzision ermöglichen und zweitens ein sehr hohes Maß an Flexibilität und Anpassungsfähigkeit mitbringen. Entsprechend gefragt sind die Maschinen u.a. – aber nicht nur – in der Luft- und Raumfahrttechnik, für die sie ursprünglich entwickelt wurden. Der Schlittenan-trieb von Redex, ein spielfreier Zahnstangenantrieb mit zwei gegeneinander vor-gespannten Planetengetrieben, leistet einen Beitrag zu präzisen und effizienten Bearbeitung mit kompletten Teilegenauigkeiten bis herab zu +/- 2 µm.

Das ist CNC-Dreh-Fräs-Bearbeitung der Spitzenklasse: Mit dem Bearbeitungszent-rum N40 MC von NILES-SIMMONS kann der Anwender rotationssymmetrische Bauteile bis zu einer Länge von neun Metern, einem Umlaufdurchmesser bis 1.100 mm und einem Gewicht bis vier Tonnen herstellen – in einer Aufspannung und bei Bedarf innerhalb eines geschlossenen Fertigungsprozesses nach dem Konzept des „closed door machinings.“ Dabei werden verschiedene – und immer hochpräzise – Arbeitsgänge wie Drehen, Fräsen, Schleifen und Messen integriert. Die 60°-Schrägbett-Technologie des Stahl-Schweiß-Rahmens mit Betonfüllung leistet einen wesentlichen Beitrag zur Bearbeitungsgenauigkeit.

Einsatzzweck: Hochpräzise Komplettbearbeitung für die Luft- und Raumfahrt
Es sind hauptsächlich Unternehmen aus der Luft- und Raumfahrtindustrie, die die-ses Bearbeitungszentrum einsetzen und ebenso die kleineren und größeren Modelle der MC-Baureihe, von N20 MC bis zur N60 MC. Zu den Komponenten, die mit ihnen gefertigt werden, gehören hochbeanspruchte Bauteile z.B. von Flugzeugfahr-werken.

Dieser Einsatzzweck ist quasi von Grund auf in die Maschinen „hineinkonstruiert“. Dipl.-Ing. Carsten Hirche, Projektverantwortlicher für die Baureihe N40/N50/N60 bei NILES-SIMMONS: „Ziel war die Entwicklung einer ’New Generation Lathe’ in Zusammenarbeit mit einem international führenden Anbieter von Jet-Triebwerken.“ Allerdings kommt die Baureihe auch in der Öl- und Gasindustrie sowie der allgemeinen Schwerzerspanung zur Anwendung – eben überall dort, wo komplexe Werkstücke mit höchsten Ansprüchen an Präzision und Stabilität gefertigt werden müssen.

Variable Ausstattung, flexible Bearbeitung
Das besondere Eigenschaftsprofil dieser Maschinen – in diesem Fall der N40 MC – lässt sich so auf den Punkt bringen: Sie kann als Ein- oder Mehrschlittenmaschine ausgeführt werden, bietet ein Höchstmaß an Präzision und ist zugleich sehr bedien-freundlich und außerordentlich flexibel. Denn durch das modulare Baukastensys-tem können variable Bearbeitungseinheiten ergänzt werden, und mit unterschiedli-chen Werkzeugsystemen, Werkzeugmagazingrößen und vielfältigen Optionen kann der Anwender auch anspruchsvollste Bearbeitungsaufgaben erledigen. Dabei kann er auch die Größe der N40 MC an seine Anforderungen anpassen: Das Bearbei-tungszentrum ist in mehreren Nennlängen lieferbar.

Aufgabe: Konstruktion eines leistungsstarken und hochpräzisen Schlittenantriebs
Zu den zahlreichen Aufgaben, die das Konstruktionsteam im Zuge der Entwicklung zu bewältigen hatte, gehörte die Auswahl von Antriebskonzepten, die höchste An-forderungen an die Positionier- und Bearbeitungsgenauigkeit erfüllen. Der Anwen-der kann zwischen einem elektronischen Spindel-Direktantrieb und verschiedenen Getriebeversionen wählen.

Beim Bettschlitten entschieden sich die Konstrukteure von NILES-SIMMONS für einen Zahnstangenantrieb von Redex. Er ermöglicht schnelle Bearbeitungsprozesse von großen Bauteilen. In Zahlen: Die maximale Verfahrgeschwindigkeit beträgt 30 m/min bei einer Beschleunigung von 3 m/s² und einer bewegten Masse bis 4.500 kg. Je nach Ausführung kann die Maschine dabei eine Vorschubkraft bis 30.000 N erreichen.




Entscheidung für einen elektrisch vorgespannten Zahnstangenantrieb
Und diese schon beeindruckenden Werte sagen noch nichts über die Präzision aus. Carsten Hirche: „Die Ansprüche – die auch erfüllt werden – sind sehr hoch. Die Maschine muss auch bei hohen Kräften und Beschleunigungen höchste Präzision und Spielfreiheit gewährleisten.“ Auch hier eine Zahl: Es werden Wiederholgenau-igkeiten im µm-Bereich erreicht, die komplette Teilegenauigkeit kann bis zu +/- 2 µm betragen.

Warum fiel die Wahl unter diesen Umständen auf die DRP2-Baureihe von Redex? “Entscheidend waren die Themen Kraftübertragung, Schwingungsverhalten, Genau-igkeit sowie die bauraumoptimierte Integration in das Maschinenkonzept.“

DRP: Hochgenauer, spielfreier Linearantrieb
Bei den DRP-Antrieben handelt es sich um zwei hochwertige Planetengetriebe, die in einem verdrehsteifen Monoblock zusammengefasst sind. Zwei integrierte Ab-triebsritzel greifen in die Zahnstange ein und bewirken über die elektrische Ver-spannung der Motoren die gewünschte Vorspannung des Ritzel-Zahnstangen-Antriebs, um ein hoch präzises und spielfreies Verfahren des Antriebs zu ermögli-chen.

Dieses Konzept überzeugt sowohl in der Theorie als auch in der Praxis und ermög-licht den Konstrukteuren größere Verfahrwege und Genauigkeiten im Vergleich zu Kugelgewindetrieben, die darüber hinaus hinsichtlich hoher Verfahrgeschwindigkeit und Temperaturentwicklung am Maschinengestell Einschränkungen hinsichtlich der erzielbaren Bearbeitungsgenauigkeiten am Werkstück aufweisen.

Nicht nur mit der „Hardware“ des Antriebs, auch mit der Zusammenarbeit in der Projektierungsphase sind die Verantwortlichen von NILES-SIMMONS vollständig zufrieden. Carsten Hirche: „Redex hat uns gut unterstützt, wir haben immer kompe-tente Antworten auf unsere Fragen erhalten.“ Und das Ergebnis spricht für sich: Die N40 MC kommt weltweit in sehr anspruchsvollen Anwendungen zum Einsatz, nicht nur in der Luftfahrtindustrie.

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