Winkelkopfinnovation für Green-Button-Prozesse

Gemeinsam mit der BENZ GmbH Werkzeugsysteme hat DMG MORI einen Winkelkopf für DMG MORI Serienmaschinen entwickelt, der das automatische Ein- und Auswechseln der Frontwerkzeuge ermöglicht.

Winkelköpfe sind in der Zerspanung von komplexen Bauteilen seit vielen Jahren Stand der Technik. Insbesondere bei der Innenbearbeitung von Gehäusebauteilen in Flugzeugtriebwerken oder stationären Gasturbinen werden Winkelköpfe eingesetzt, weil die Hauptspindel oft nicht ins Innere der Gehäuse eintauchen oder dort schwenken kann. Anspruchsvolle Werkstücke aus schwer zerspanbaren Materialien wie Titan oder Nickellegierungen erfordern dabei sowohl den Einsatz vieler unterschiedlicher Werkzeuge als auch von Schwesterwerkzeugen aufgrund des hohen Verschleißes. Bis dato erfolgte der Werkzeugwechsel im Winkelkopf entweder manuell bei angehaltener Maschine, mit Einfluss auf Personalkosten und Stückzeiten, oder durch das automatische Einwechseln kompletter Winkelköpfe, die je Schwesterwerkzeug mitgeführt oder auf Sonderpaletten untergebracht werden. Das resultiert in hohen Investitionen und einer Limitierung des Gesamtsystems. Um diese unwirtschaftlichen Lösungen zu umgehen, hat DMG MORI gemeinsam mit der BENZ GmbH Werkzeugsysteme einen Winkelkopf für DMG MORI Serienmaschinen entwickelt, der das automatische Ein- und Auswechseln der Frontwerkzeuge ermöglicht.

Geringe Durchlaufzeiten und eine möglichst mannlose Fertigung sind in der Zerspanung gängige Kriterien für eine hohe Wettbewerbsfähigkeit. Das gilt ganz besonders im hart umkämpften Aerospace-Sektor. „Die Bearbeitung der Bauteile erfolgt in der Branche immer öfter im sogenannten Green-Button-Prozess, bei dem manuelle Eingriffe nicht mehr nötig sind“, erklärt Michael Kirbach, Leiter des DMG MORI Aerospace Excellence Center. Aus vielzähligen Kundenprojekten kenne man deshalb auch die Herausforderung, einen Winkelkopf in diesen Fertigungsprozess effizient einzubinden. „Unser Ziel war eine Lösung, bei der lediglich die Frontwerkzeuge in den Winkelkopf automatisch ein- und ausgewechselt werden.“ Den Bedarf an einer solchen Lösung hätten auch Kunden von DMG MORI in einer Umfrage bestätigt. Der Auslöser für die Realisierung war letztlich ein neues Projekt bei einem führenden Triebwerkshersteller.

Zusammenspiel aus Werkzeugwechsler, Winkelkopf und Software

DMG MORI zeigte den neuen Winkelkopf zur EMO 2017 auf einer DMU 160 FD.

Eine große Herausforderung während der Entwicklung waren laut Andreas Motus die Anforderungen an die Wiederholgenauigkeit beim Werkzeugwechsel: „Die Toleranzen bei der Fertigung des Winkelkopfes sind folglich sehr niedrig.“ Entscheidend sei auch das Zusammenspiel von Werkzeugwechsler, Winkelkopf und Software, wie Michael Kirbach hinzufügt: „Die Software regelt den Ablauf des Wechselvorgangs sowie die Verwaltung des Winkelkopfes und der Frontwerkzeuge inklusive deren Halter, die nach dem Wechsel im Werkzeugrad verbleiben.“ Insbesondere die Kompatibilität zu Serienmaschinen sei ein Vorteil: „Anwender können die Lösung in der Maschine zusammen mit einem erprobten Winkelkopfkonzept als Option bestellen und müssen keine aufwendige Sonderlösung konzipieren, die das Gesamtsystem limitiert.“

Nach Abschluss des Projektes zeigen sich DMG MORI und BENZ mehr als zufrieden. Das Ergebnis ist eine Lösung, mit der das Bearbeitungszentrum Winkelkopf und Frontwerkzeuge unabhängig voneinander ein- und auszuwechseln sowie im Werkzeugmagazin organisieren kann. Dadurch sind Anwender in der Lage mit lediglich einem Winkelkopf die komplexen Bauteile mannlos zu fertigen. Erste Kunden haben das Konzept bereits gesehen und hohes Interesse an der Option signalisiert. Vor allem die vertretbare Amortisationsdauer sei überzeugend, urteilt Michael Kirbach: „Zur EMO 2017 in Hannover haben wir diese Lösung in einer DMC 160 FD auch der breiten Masse präsentiert.“ Das freut auch Andreas Motus: „Es war ein sehr umfangreiches Projekt, bei dem stets die innovative Technik und die partnerschaftliche Zusammenarbeit im Fokus standen.“