Neuvorstellung auf der AMB 2014 – Vertikaldrehmaschine VT 4-4 von EMAG

Der Markt wächst, der Wettbewerb verschärft sich – so könnte man laut einer aktuellen Roland-Berger-Studie die Zukunftsaussichten der Automobilzulieferer zusammenfassen. Demnach ist allein in den nächsten zwei Jahren ein Marktwachstum von rund sechs Prozent möglich. Auf der anderen Seite geraten die Zulieferer unter einen wachsenden Wettbewerbsdruck durch neue Teilnehmer in den „Emerging Markets“. Was ist jetzt zu tun?

Vor allem die Profitabilität der Produktionsstandorte ist unter genauer Beobachtung. Schneller, günstiger und präziser muss die Bauteilproduktion erfolgen. Wie die dazugehörigen Produktionslösungen aussehen können, verdeutlichen die Drehspezialisten von EMAG mit ihrer neuen vertikalen Wellendrehmaschine VT 4-4. Sie sorgt in der großvolumigen Wellenproduktion für neue Spitzenwerte.  

Die Produktion von Antriebs- und Getriebewellen ist eine sehr spezifische und zugleich zentrale Aufgabe innerhalb der Automobilproduktion – und das aus verschiedenen Gründen. Zunächst einmal weisen viele Bauteile eine detailreiche, hochkomplexe Geometrie auf, von der sehr viel abhängt:

Kleinteilige Verzahnungselemente sorgen zum Beispiel für eine hochwirksame Kraftübertragung im Getriebe, präzise Schultern und Nuten sichern die Verbindung zu anderen Komponenten. Die Effizienz des gesamten Antriebsstrangs wird von der Funktionalität der Wellen maßgeblich beeinflusst.

Auf der anderen Seite entstehen die komplexen Bauteile möglichst schnell und sehr präzise in Millionenauflage. Nach der zentralen Drehbearbeitung muss die Welle idealerweise eine endkonturnahe Geometrie aufweisen. Die von den Produktionsplanern akzeptierten Toleranzen bewegen sich im Mikrometer-Bereich. 

Wie lassen sich diese Hochleistungsanforderungen „unter einen Hut“ bringen? Bei den Drehspezialisten von EMAG steht diese Frage seit Jahrzehnten im Fokus. Die Entwickler des Maschinenbauers konstruieren maßgeschneiderte und innovative Fertigungslösungen für die Wellenproduktion. Auch und gerade die vertikale 4-achsige Wellendrehmaschine VT 4-4 steht in dieser Tradition. Bei der Bearbeitung von Bauteilen mit einer maximalen Länge von 1.050 Millimetern und einem maximalen Durchmesser von 200 Millimetern werden neue Potentiale erschlossen:

• Simultan: Der Bearbeitungsprozess mit einer maximalen Drehzahl von 4.500 min^-1 erfolgt vierachsig. Dafür stehen zwei Werkzeugrevolver mit jeweils zwölf Plätzen zur Verfügung, die mit Drehwerkzeugen oder angetriebenen Werkzeugen bestückt sind (ein Platz ist durch den Greifer belegt).
• Automatisiert: Über Werkstückgreifer werden die Rohteile in die Maschine transportiert und nach der Bearbeitung wieder entnommen. Während der eine Greifer ein neues Bauteil in die Maschine legt, transportiert der andere das fertige Teil wieder aus der Maschine heraus. 

Sinkende Stückkosten garantiert

„Dieses Prinzip sorgt zunächst einmal für enorme Leistungssprünge in der Wellenproduktion – gerade wenn die Stückzahlen sehr hoch sind“, erklärt Dr. Guido Hegener, Geschäftsführer der EMAG Maschinenfabrik GmbH. „Die Taktzeit ist durch den schnellen Werkstückwechsel  und die leistungsstarke vierachsige Bearbeitung extrem kurz. In Verbindung mit der einfachen Automation können so minimale Stückkosten erreicht werden. Das kommt dem Anwender direkt zugute.“ Die Maschine ist im Standard mit zwei platzsparenden, umlaufenden Teilespeicher ausgestattet, in die bis zu  28 Rohteile bzw. 28 Fertigteile aufgenommen werden können. Über Umsetz- bzw. Wendeeinheiten oder Roboter lassen sich mehrere VT-Maschinen sehr einfach und kostengünstig miteinander verketten. 

Bauteilqualität im Fokus

Die produzierte Bauteilqualität war den EMAG-Entwicklern besonders wichtig. Basis der Maschinen ist der Grundkörper aus dem Polymerbeton MINERALIT. Er trägt alle Technologieeinheiten: leistungsstarke Arbeitsspindel, Revolver und Reitstock. Die steife und schwingungsarme Konstruktion sorgt für ein qualitativ hochwertiges  Drehergebnis und damit für perfekte Oberflächen und sehr maßgenaue Geometrien. Eine dauerhafte Prozess-Sicherheit garantiert zudem die für EMAG typische, vertikale Anordnung des Bauteils. Durch den freien Spänefall werden Spänenester im Maschinenraum vermieden. 

„Nicht zuletzt haben wir großen Wert auf die Bedienbarkeit der Maschine gelegt“, betont Guido Hegener. „Schließlich ist der Faktor Mensch für die Produktivität von großer Bedeutung. Wir wollen es den Bedienern so einfach wie möglich machen.“ Vor diesem Hintergrund ist die Maschine sehr gut zugänglich. Alle Aggregate von der Elektrik über die Hydraulik bis zur Kühlung lassen sich einfach erreichen. Außerdem ist die Bedienoberfläche der Steuerung übersichtlich und intuitiv gestaltet. 

Große Bandbreite von Möglichkeiten

Insgesamt eröffnet die VT 4-4 eine ganze Bandbreite von Möglichkeiten für die Produktionsplaner im Getriebebau. Für ihren wirtschaftlichen Einsatz garantieren dabei auch die Außenmaße der Maschine. Bereits ihr Grundkörper ist ungewöhnlich klein, weil die vertikale Anordnung nur wenig Raum beansprucht. Auch muss keine zusätzliche Automation eingeplant werden. Sie gehören von Anfang an dazu. 

Kurze Taktzeiten, eine hohe Flexibilität  dazu nur ein kleiner „Footprint“ – wie schätzen die Experten die Erfolgschancen ihres neuen Maschinenkonzeptes ein? „Wir sind außerordentlich optimistisch“, sagt Guido Hegener. „Die VT 4-4 ergänzt mit einem sehr attraktiven Preis-Leistungsverhältnis unser vertikales Wellendrehprogramm in hervorragender Art und Weise. Daher rechnen wir uns sehr gute Marktchanchen aus.“

Technische Daten 

Arbeitsbereich                                                     Einheit           VT 4-4
Futterdurchmesser                                                   mm                  250
Werkstückdurchmesser, max.                                   mm                  200
Werkstücklänge, max.                                              mm               1.050
Verfahrweg X                                                          mm                  395
Verfahrweg Z                                                          mm                1.230
Hauptspindelleistung 40 % ED / 100 % ED                kW               38 / 29
Drehmoment 40 % ED / 100 % ED                           Nm           250 / 200
Drehzahl max.                                                       1/min               4.500
Revolver-Werkzeugplätze                                       Anzahl    2 x 12 (1 Greifer)
Eilganggeschwindigkeit X/Z                                     m/min           30 / 30
Drehzahl angetriebene Werkzeuge                           1/min       6.000 / 9.600
Drehmoment angetriebene Werkzeuge 30%/100%      Nm             56 / 33

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