Aandrijvingen en besturingen voor gereedschapslijpen

Innovaties tot in het kleinste detail

Schneeberger levert een hogere prestatiedichtheid voor gereedschapslijpen

Met negen machines waaronder de compacte NGC biedt J. Schneeberger Maschinen AG een hoge efficiëntie voor gereedschapslijpen. Dit is ten dele te danken aan onderdelen als een zelf ontwikkelde, eenvoudig te integreren 3D-sonde die kan worden geïmplementeerd in alle Schneeberger-machines. De vertrouwde partner FANUC staat de technici van Schneeberger al jarenlang bij met ondersteuning voor besturing en aandrijvingen.

Ze werken met een uitgebreide reeks snijgereedschappen voor metaal- en houtbewerking: van kleine indexeerbare profielinzetstukken tot grote trekfrezen en vertandingsmachines. Naast de materialen voor het werkstuk en de slijpschijf stellen de verschillende geometrieën hoge eisen aan de machines die worden gebruikt voor het produceren en slijpen van het gereedschap. De traditionele machinefabrikant J. Schneeberger Maschinen AG die is gevestigd in Roggwil in Zwitserland, ziet het als een uitdaging en reageert consistent met innovaties.

En er is elk jaar iets nieuws. Twee jaar geleden bijvoorbeeld presenteerde Schneeberger op de EMO de NGM-draadtapmachine, die geschikt is voor het produceren van draadsnijgereedschappen in één installatie. De machine is uitgerust met in totaal zes assen waarvan vijf met directe aandrijving. Een speciale voorziening van de NGM-draadtapmachine is dat het werkstuk met een hoge frequentie kan oscilleren. Dr. Hartmut Rühl, hoofd Software and Electronics, legt uit: "Lineaire aandrijvingen zijn ideaal voor oscilleren. Omdat ze deze kleine, zeer dynamische bewegingen mogelijk maken zonder slijtage." De rechtstreekse aandrijvingstechnologie voor snel oscilleren heeft zichzelf tien jaar geleden al bewezen in de Gemini GHP-slijpmachine. Op die machine oscilleert echter de slijpschijf omdat deze een kleinere massa heeft bij het slijpen van vertandingsmachines. Bij de draadsnijgereedschappen is de slijpschijf daarentegen vaak zwaar met afmetingen van 300 mm. Daarom koos Schneeberger ervoor om het werkstuk te laten oscilleren.

De ontwikkeling van de machine met rechtstreekse aandrijving werd ondersteund door FANUC, al jarenlang leverancier voor besturings- en aandrijvingstechnologie aan Schneeberger.

Ideaal voor oscillerende machinale bewerking

Bij Schneeberger is er geen alternatief voor lineaire motoren als het gaat om oscillerende bewegingen. Hartmut Rühl licht dit verder toe: "We kunnen alleen met een rechtstreekse aandrijving slingerbewegingen van 5 mm en 15 Hz behalen. Daarbij programmeren we deze bewegingen niet met G-Code, maar met een datatabel. Deze wordt vervolgens omgezet in machine-opdrachten met de speciale FANUC-software HCC."

Met de HCC-functie (High-speed Cycle Cutting), die FANUC levert bij de geavanceerde CNC-besturingsseries 30i en 31i, kunnen nauwkeurige en homogene machinale bewerkingsroutines worden verkregen die in geen enkel ander proces mogelijk zijn. De basisconstructie is eenvoudig: voor elke te verplaatsen as wordt een tabel gemaakt waarin de relatieve bewegingen voor die specifieke as worden geprogrammeerd voor een bepaald tijdsinterval (bijvoorbeeld 1 milliseconde).

Compacte afmetingen, groot werkgebied

Vorig jaar introduceerde Schneeberger met de NGC een universele en supercompacte nieuwe generatie slijpmachines. Deze machine is geschikt voor standaardgereedschappen als voorkant-, straal- en profiel-gereedschapsnijders, hoge performantie-boren, ruimers, profieldraadplaten in HSS, hardmetaal en Cermet. Speciaal ontwikkelde software, slijpprocessen en klemsystemen zijn leverbaar voor het slijpen van vertandingen, contoursnijders, steekbeitels en tandwielen met schuine vertanding. Productieslijpen van bladen voor de papier-, levensmiddelen- en kunststofindustrie behoort tot de mogelijkheden, naast de machinale bewerking van schijfvormige werkstukken met speciale klemmen en automatisch laden.

"Er is een vraag naar machines met zeer kleine afmetingen die in verhouding toch lange paden bieden", licht Hartmut Rühl toe. "Met de NGC hebben we dat evenwicht gevonden." De compacte machine met vijf assen maakt de complete machinale bewerking van gereedschappen mogelijk (omtrek en voorzijde) tot een snijlengte van 300 mm. Het werkstuk kan een diameter hebben van maximaal 300 mm en een maximale werkstuklengte van 500 mm. Zowel de NGC als de NGM Tap worden beschouwd als relatief kleine machine die door Schneeberger worden aangeboden met slijpschijfwisselaars en zeven schijfpakketten.

Overgang naar een nieuwe generatie besturingen

Voor alle machines in het hogere segment, dus ook voor de NGM Tap en de NGC, gebruikt Schneeberger de FANUC 31i-B5 CNC-controllers. Deze zijn ideaal voor machinale bewerkingen met 5 assen – in een versie met een geïntegreerde 'Panel i' industriële pc. Deze is gekoppeld met de CNC via de HSSB high-speed bus. Op deze manier kan de slijpmachinespecialist zijn expertise toepassen in de eigen Quinto-software met aangepaste interface.

Alle andere machines van Schneeberger zijn ook overgestapt op Model B, FANUC's nieuwe generatie van controllers. Bij de meer rudimentaire applicatie als het gaat om programmeren, is de eerdere Power Mate CNC vervangen door de FANUC 35i-B zonder pc-ondersteuning. Hartmut Rühl wijst erop dat rudimentair hier niet naar de precisie verwijst, maar naar de programmeervereisten: "Met deze machines worden vertandingsmachines geslepen in 3A-kwaliteit. Een zeer veeleisende taak waarvoor echter slechts tien van de 20 parameters nodig zijn die lokaal op machine kunnen worden voltooid."

Controllerspecialist Rühl geeft ook aan belangstelling te hebben voor de nieuwe compacte FANUC CNC 0i-F: "Dat is mogelijk een extra alternatief voor het onderste segment van onze slijpmachines die slechts een paar assen hebben en waarvoor de mogelijkheid voor meerdere kanalen geen vereiste is." Met de 0i-F, die in Europa voor het eerst werd gepresenteerd op de AMB 2014, onthulde de internationale marktleider op CNC-gebied het Seamless Concept. Dit houdt in dat alle FANUC CNC-controllers worden gebouwd volgens een uniforme norm en met vergelijkbare bedieningsinstructies. Dit betekent dat zowel de 31i-B5 als de 0i-F dezelfde randapparaten (amplifier, I/O enz.) nodig hebben en dezelfde behuizing gebruiken. De software is het enige verschil.

Tijd besparen door exacte meting in de machine

Schneeberger heeft nog een andere innovatie die beschikbaar is voor alle machineseries en generaties: een eigen 3D-sonde. Hartmut Rühl geeft de reden voor deze ontwikkeling aan: "In de loop der tijd zijn de machines steeds preciezer en sneller geworden. De geïntegreerde sonde moest dezelfde capaciteit hebben. Om onze klanten de optimale oplossing te bieden hebben we een 3D-sonde ontwikkeld die voor 100 procent aan onze eisen voldoet."

De Schneeberger Zenon-sonde is daarom gebaseerd op het gebruik van ScSG (Semiconductor Strain Gauges), een technologie die een hoge mate van precisie garandeert. Applicatie-engineer Antonio Grasso, die verantwoordelijk is voor de ontwikkeling, verklaart: "Deze meetmethode wordt ook gebruikt door de marktleiders van tactiele 3D-meettechnologie en snelt ons in staat om absoluut vergelijkbare resultaten te verkrijgen." De sensortechnologie zorgt voor een hoge mate van herhaalbaarheid die niet verandert, ook niet na verschillende miljoenen sondes. Het voorkomt ook de zogenaamde 'kwabben', die ontstaan met kinematische sondes.

"Als we de Zenon gebruiken op onze machines met een lineaire motor", verklaart Antonio Grasso, "die bekend staan om hun extreem stijve constructie, behalen we precisieniveaus die nauwelijks worden overtroffen door meetmachines voor externe coördinaten. We hebben dit bewezen in nevengeschikte metingen. Onze precisie ligt momenteel lager dan één micron, en we kunnen bijna reproduceerbare metingen realiseren van 0,5 µm."

De gebruiker profiteert met name van tijdsbeparingen bij het implementeren van een dergelijke ingebouwde sonde. De noodzaak voor het wisselen van gereedschap tussen meten en het opnieuw instellen van de slijpmachine is hiermee weggenomen. Elk stapje telt, met name voor grote gereedschappen als vertandingsmachines of granulaatsnijders die wel een ton kunnen wegen. "Hiervoor duurt het instellen alleen al 30 minuten", aldus Hartmut Rühl.

Vanuit het perspectief van kwaliteitsbewaking kan een sonde die in de machine is ingebouwd, niet de meetmachine vervangen. Als bijvoorbeeld het instellen niet correct gebeurt, kun je met de geïntegreerde sonde geen fouten detecteren. Maar Antonio Grasso geeft aan: "De gebruiker profiteert duidelijk van het feit dat hij het productieproces kan beoordelen en reproduceerbare resultaten kan verifiëren. Zo kan het voldoende zijn om slechts een paar onderdelen op de meetmachine te plaatsen om de absolute precisie te controleren.

Controllerfunctie versnelt het sondeproces

Ook bij het ontwikkelen van de nieuwe sonde werkte de applicatie-engineer nauw samen met FANUC als leverancier van de aandrijving en de controller. Het gevolg is dat het sondeproces zelf is versneld. In het verleden moesten we met de sonde met een constante snelheid heen en weer gaan naar de component. Daarvoor was het nodig om eerst een bepaalde afstand te houden tot elke sonde. De nieuwe FANUC Model B-controllergeneratie biedt nu de functie 'Feed Forward Compensation In Skip' waarbij sondering ook mogelijk is in de versnelde fase. "We behalen nu dezelfde precisie in een veel kortere tijd", meldt Grasso. "Omdat de FANUC CNC een controller is voor machinale bewerking en geen meetcontroller die elke milliseconde de exacte posities afleest, is het resultaat opmerkelijk. We bevinden ons nu op een terrein waar we deels kunnen concurreren met speciale meetmachines."

De goede meetresultaten zijn niet beperkt tot de Schneeberger Sirius en lineaire NGN-draadtapmachines. Er zijn in de tests ook uitstekende resultaten behaald met de NGC. En bovendien is de Zenon-sonde compatibel met eerdere producten. Dit betekent dat als een gebruiker zijn bestaande Schneeberger-zonde wil vervangen, dit eenvoudig kan met een kleine interface.

 

Pionier in gereedschapslijpen

Het bedrijf van Walter Schneeberger bestaat al sinds 1923. Twee jaar later bracht hij de R1 op de markt, een gereedschapslijpmachine met universele toepassingen. In zijn technische voorloperrol ontwikkelde en bouwde het bedrijf in 1985 de eerste profielslijpers met CNC-besturing. Dit vormde het begin van een nieuw tijdperk voor gereedschapkwaliteit. In 1990 bracht Schneeberger zijn 5-assige slijpconcept op de markt en in 2003 de eerste machine met lineaire aandrijvingen, de Sirius HPM. Momenteel bestaat de productreeks van zijn bedrijf met 170 medewerkers verder uit de Corvus, Gemini en Norma CNC-slijpmachines met vermogens tot 40 kW. Daarnaast biedt Schneeberger met de Aries-serie een betaalbaar alternatief voor de 5-assige slijptechnologie. Het hoofdkantoor van het bedrijf staat in Roggwil, Zwitserland. Verder heeft het bedrijf dochtermaatschappijen in Duitsland, Frankrijk, Italië, de VS en China en wereldwijd meer dan 20 agentschappen.