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Ausgewählte Ausgabe: 12-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Effizienter dank optimierter Hydraulik

Für bestimmte Funktionen kommen bei Werkzeugmaschinen Hydrauliken zum Einsatz. Wichtigster Grund hierfür ist die Kompaktheit der Betätigungselemente, die sehr hohe Kräfte auf engem Raum entfalten können. Diese hohe Leistungsdichte wird häufig auch bei Sicherheitsfunktionen genutzt, zum Beispiel wenn die Arretierung mechanischer Komponenten durch Federkräfte bewirkt wird, die nur kurzfristig aufgehoben werden müssen. Dank neuer Entwicklungen haben sich die früher als „lautstarke Energiefresser“ verrufenen Hydrauliken inzwischen zu leisen und sparsamen „Heinzelmännchen“ gewandelt, die – diskret unter der Maschinenverkleidung integriert – wichtige Hilfsfunktionen übernehmen.


Moderne Werkzeugmaschinen müssen heute nicht nur Bestleistungen bei der Bearbeitung von Werkstücken bieten, sondern auch energieeffizient sein“, weiß Daniel Lustenberger, Leiter Marketing und Verkauf der Reiden Technik AG in Reiden/CH. Das mittelständische Unternehmen ist Hersteller von hochpräzisen 5-Achs-Fräszentren für die Schwerzerspanung von Werkstücken mittlerer Größe, die dank ihrer Robustheit und Präzision einen weltweit hervorragenden Ruf genießen, Bild 1.

Bild 1.  Mit einem Arbeitsraum von 4000 mm x 1200 mm x 1500 mm ist die „BFR2“ die größte Bettfräsmaschine im Programm der Firma Reiden.

Bild 1.
Mit einem Arbeitsraum von 4000 mm x 1200 mm x 1500 mm ist die „BFR2“ die größte Bettfräsmaschine im Programm der Firma Reiden.


Aufgrund entsprechender Forderungen der Politik werden solche industriellen Anlagen heute zunehmend auch mit Blick auf ihre Energieeffizienz auf den Prüfstand gestellt. Aus diesem Grund setzte Reiden zunächst bei ihren Neuentwicklungen der „RX“-Serie auf eine umfassende Neukonzeption der Hydrauliksysteme, die bei diesen Maschinen zahlreiche Hilfsfunktionen zum Beispiel bei Achsverriegelungen, beim Werkzeugwechsel sowie bei der Werkzeug- und Werkstückspannung übernehmen. Im Unterschied zum früher üblichen Vorgehen werden diese Systeme heute nicht mehr in Eigenregie realisiert: Stattdessen wurde hierfür mit der Firma Hawe-Hydratec aus Perlen/CH ein langjährig bewährter Zulieferpartner gewählt, mit dem bereits seit 2008 eine enge Zusammenarbeit besteht.

 Modernisierung eines Flaggschiffs

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Bild 2.
Geschabte und tieflochgebohrte Flachführungen sind die Grundlage für die Robustheit und Präzision des extrem massiven Getriebebalkens der Y-Achse.

„Jüngstes Projekt war dann die Modernisierung unseres Flaggschiffs, der BFR2“, ergänzt Lustenberger. Diese großformatige Bettfräsmaschine ist in verschiedenen Baugrößen mit Arbeitsraumabmessungen bis zu 4000 mm x 1200 mm x 1500 mm und Palettenzuladungen bis zu 5000 kg erhältlich. Die als hochpräzises „Arbeitspferd“ geschätzte BFR2 erfreut sich weltweit einer lebhaften Nachfrage. Ihre Hydraulik übernimmt zahlreiche Hilfsfunktionen bis hin zum Gewichtsausgleich der Z-Achse und der Durchbiegungskompensation für den Getriebebalken des Fräskopfs, Bild 2.
Sie war jedoch noch in herkömmlicher Weise ausgelegt: So lief die Pumpe kontinuierlich gegen ein Überdruckventil, um den geforderten Öldruck aufrechtzuerhalten und zudem Leckageverluste in den Ventilen zu kompensieren, und die Ventile benötigten erhebliche Steuerleistungen. Weitere Nachteile waren der hohe Geräuschpegel der ständig laufenden Pumpe und Beschädigungsrisiken für das außen beigestellte Aggregat und die Verbindungen bis zur Maschine.

Komplettes Upgrade der Hydraulik

„Aufgrund der ungebrochenen Beliebtheit der BFR2-Baureihe entschieden sich die Verantwortlichen bei Reiden Mitte 2016 für ein komplettes Upgrade im Bereich der Hydraulik“, sagt Andy Brunner, Vertriebsmitarbeiter bei Hawe-Hydratec. Aufgrund des guten gegenseitigen Vertrauensverhältnisses wählte Reiden bei dieser Aufgabe erneut Hawe-Hydratec als Gesamtpartner. Da hierbei auch die Einpassung der neuen Hydraulik in die Gesamtmaschine zu lösen war, arbeiteten Entwickler beider Firmen eng und partnerschaftlich zusammen.
Das Ergebnis war ein sehr kompaktes Hydraulikaggregat, das von Hawe-Hydratec komplett gefertigt und geliefert wird. Die vollständige Integration in die Maschine verringert den Flächenbedarf, und die Hydraulik ist unter der Abdeckung zudem gegen Beschädigungen geschützt. Zu den Besonderheiten der neuen Lösung gehört die vollständige Umstellung auf Speicherladebetrieb, das heißt die Pumpe füllt zunächst einen Gasdruckspeicher. Hieraus wird anschließend der für die Betätigung der Hydraulik benötigte Energiebedarf entnommen, bis ein definiertes Mindest-Druckniveau unterschritten wird.

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Bild 3.
Hydrauliksteuerung für den Werkzeugwechsler (Zange unten rechts). Zum Einsatz kommen ausschließlich Wegesitzventile vom Typ „NBVP 16“ mit 8-Watt-Technologie.

Daraufhin läuft die Pumpe wieder an und lädt den Speicher erneut auf. Dadurch konnte die Einsatzdauer der Pumpe je nach Betriebsweise auf teils sogar weniger als 10 % gesenkt werden. Dementsprechend verringern sich auch der Verschleiß des Aggregats und damit die Wartungsaufwendungen.

Weitere Vorteile

„Weitere erhebliche Einsparungen beim Energieverbrauch konnten wir durch die konsequente Verwendung neuer Ventiltechnik erzielen“, verrät Brunner. Dazu wurde die gesamte Ventiltechnik auf Wegesitzventile umgestellt, weil diese von der Bauart her völlig dicht schließen, so dass keinerlei Druckabfall durch interne Leckagen mehr ausgeglichen werden muss, Bild 3. Hinzu kommen weitere Energieeinsparungen bei der Ventilansteuerung, weil jetzt ausschließlich Low-Watt-Elektromagnete mit einer Leistungsaufnahme von je nur 8 W verwendet werden.
Wichtiger Pluspunkt der neuen Lösung ist auch die Verwendung einer kompakten Motor-Pumpeneinheit, die als Unterölaggregat direkt im Tank verbaut ist. Dieses platzsparende Design erleichtert nicht nur die Integration in die Werkzeugmaschine – die Dämpfung durch die Flüssigkeit senkt auch die Geräuschemissionen in den vergleichsweise kurzen Zeiträumen, in denen die Pumpe überhaupt arbeitet. Auch ein Teil der Ventile sowie der schlanke Druckspeicher finden oberhalb des Öltanks Platz.

Seite des Artikels
Autoren

 Klaus Vollrath

Freier Fachjournalist, CH-Aarwangen, www.b2dcomm.ch

Bettfräsmaschinen...

...  der BFR2-Baureihe

Die in drei Größen erhältlichen 5-Achs-Bettfräsmaschinen sind speziell für den harten Einsatz bei der Zerspanung mittelgroßer Bauteile aus schwer zerspanbaren Werkstoffen ausgelegt. Das zeigt sich auch an den Leistungsdaten der Spindel, die bis zu 45 kW beziehungsweise 1135 Nm aufbringt. Da die Säule der Z-Achse fest im Maschinenbett integriert ist, variieren die unterschiedlichen Ausführungen nur bezüglich des Arbeitswegs der X-Achse. Um die hohen Bearbeitungskräfte  aufnehmen  zu  können,  verfügen  die  Hauptachsen  über  geschabte  Flachführungen  und massive  Kugelrollspindeln.  Dies  gewährleistet  hohe  Steifigkeit  sowie  Präzision  und  Laufruhe. Besondere  Sorgfalt  gilt  auch  dem Wärmehaushalt,  indem  die  wichtigsten  Bauteile  durch  ein Temperiermedium, das durch innenliegende Kanäle zirkuliert, auf Solltemperatur gehalten werden. Eine spezielle hydraulische Kompensation der schwerkraftbedingten Verformung des Getriebebalkens der Y-Achse gewährleistet ein Maß an Präzision, das für  eine derart große und robuste Maschine außergewöhnlich ist. Zudem können die BFR2-Maschinen durch zahlreiche Optionen sowie kundenspezifische Sonderlösungen präzise auf spezifische Kundenbedürfnisse angepasst werden. Durch die optimale Anordnung der Schwenkachsen lassen sich Bearbeitungen in nahezu jedem Winkel ausführen.
Reiden Technik AG Werkzeugmaschinen, Werkstr. 2, 6260 Reiden/CH,  
Tel. +41 62 749-2020, Fax -2021, E-Mail: info@reiden.com, Internet: www.reiden.com

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