Walter Maschinenbau gebruikt FANUC CNC's voor de hele reeks geavanceerde machines

Taak:
De geavanceerde hybride Helitronic Diamond gereedschapslijp- en erodeermachines uitrusten met een CNC. Deze moet zorgen voor de snelle communicatie tussen gebruikersinterface, besturing en de generator die nodig is voor slijpen en eroderen.

Oplossing:
Elke machine in de productportfolio van Walter Maschinenbau voorzien van een Fanuc high-end CNC uit de 31i-A5-serie. De 31iA5-serie bleek de perfecte keuze te zijn vanwege de geweldige functionaliteit met 5 assen, het open ontwerp en de geïntegreerde roterende erodeerfunctie aan de besturingszijde. FANUC heeft ook toegezegd om de besturing aan te passen met de bestaande algoritmen van Walter voor eroderen met elektrische ontlading.

Resultaat:
Gebruikers beschikken niet alleen over een CNC die bij uitstek geschikt is voor de taak maar profiteren ook van het feit dat deze één besturing heeft van één leverancier. De unieke betrouwbaarheid van FANUC betekent dat stilstand eigenlijk niet meer voorkomt.


Gereedschapsslijpen en eroderen met één machine

Voor de besturing maakt Walter Maschinenbau ook gebruik van de FANUC 31i -A5 CNC voor de Helitronic Diamond en Helitronic Power Diamond.

Toen Walter Maschinenbau, specialist in gereedschapsslijpmachines, in 2006 besloot om de Helitronic-serie te voorzien van FANUC CNC-besturingen en -aandrijvingen, was één ding duidelijk voor de besluitvormers: Er moest één model besturingen komen voor alle machines. De beslissing viel ten gunste uit van de 31i -A5-serie FANUC CNC, die de beste omstandigheden biedt voor 5-assige bewerkingen, naast het open ontwerp voor het integreren van roterend eroderen aan de besturingszijde.

Vorig jaar schakelde Walter Maschinenbau, gestationeerd in Tübingen, voor de Helitronic-machines geleidelijk over op de Fanuc 31i -A5-serie high-end CNC-besturing: van de Helitronic Basic, een instapmachine voor het slijpen van gereedschappen, via de standaardmachines Helitronic Power en Mini-Power, tot aan het topmodel Helitronic Vision, dat is uitgerust met directe aandrijvingen op alle assen. De onlangs ontwikkelde Helitronic Micro, die geschikt is voor de machinale bewerking van microgereedschappen in een reeks met zeer geringe diameters en extreme precisievereisten, werd vanaf het begin ontworpen met de FANUC 31i -A5 CNC. De machine wordt ook compleet uitgerust met lineaire motoren en koppelmotoren. Tenslotte gingen beide hybridemachines Helitronic Power Diamond en Helitronic Diamond ook over op de FANUC-besturing en worden ze succesvol ingezet, niet alleen voor het produceren en slijpen van hardmetalen, HSS-, en CBN-gereedschappen, maar ook voor roterend eroderen van CBN en PCD.

Snelle communicatie tussen besturing en generator

"In principe is de Helitronic Diamond een Helitronic Power- of Helitronic Vision-slijpmachine aangevuld met een generator voor eroderen via elektrische ontlading en de vereiste randapparatuur, zoals een hardingssysteem", verklaart Martin Hämmerle, productmanager voor de Helitronic-machines. Hij geeft aan dat voor roterend eroderen op de Helitronic Diamond er geen extra Walter-specifieke eroderingsbesturing wordt gebruikt. Die is geïntegreerd in de FANUC CNC-besturing. "Dit is, bij het slijpen of eroderen, gunstig voor de gebruiker omdat die maar één besturing heeft en daardoor slechts één leverancier."

Om de communicatie naar de generator te verzorgen en de bestaande algoritmen toe te passen voor eroderen met elektrische ontlading, kon FANUC de besturing hieraan aanpassen. Heinz Häckh, hoofd van Control Engineering: "Op basis van onze ervaringen met roterend eroderen hebben we concrete specificaties opgesteld en diverse wensen kenbaar gemaakt, die FANUC implementeerde als een optie in de 31i -A5 CNC."

De belangrijkste factor voor de specialisten in slijpen en eroderen is de snelle communicatie tussen de gebruikersinterface, de besturing en de generator. Omdat naast de machinale bewerking technologiegegevens moeten worden verzonden van de gebruikersinterface naar de generator. De machine kan daardoor niet alleen de geometrie omvatten voor het CNC-programma, maar ook continu alle nodige correcties in het proces uitvoeren. Omgekeerd kunnen maten en parameters van EDM-bewerking ook worden weergegeven op het bedieningspaneel.

Heinz Häckh beaamt de geweldige ondersteuning van FANUC tijdens het gehele conversieproces: "De specificatie-eisen die we hebben opgesteld voor het eroderingsproces werden aangevuld in een driehoekige werkstroom. Eerst werd het Duitse dochterbedrijf in Neuhausen erbij betrokken, waar we een deskundige contactpersoon hebben voor alle technische vragen. Vervolgens leverde het moederbedrijf in Japan onschatbare expertise.

PCD-tools worden steeds belangrijker

Voor productmanager Martin Hämmerle vormen de hybridemachines Helitronic Diamond een ontwikkeling met aanzienlijke mogelijkheden. Omdat, zoals hij heeft gezien, de markt voor PCD-tools jaarlijks tussen de acht en tien procent groeit. Dit zal naar verwachting doorgaan. Volgens Hämmerle is de essentiële drijvende factor de trend in de vliegtuigbouw, automobielsector en andere bedrijfstakken om het gewicht te verminderen door de keus van de materialen. Hierdoor is er een voorkeur voor lichte metalen zoals aluminium en titanium, naast kunststoffen en composietmaterialen, die uitermate geschikt zijn om te bewerken met PCD-tools. Hierbij kunnen hoge snelheden worden gehaald en oppervlakteafwerkingen die vaak verdere bewerking onnodig maken.

Door hun hardheid en geometrie zoals binnenradiussen zijn PCD-tools echter uitermate lastig te slijpen en moeten ze daarom worden geërodeerd. Daarom beschouwt Martin Hämmerle de hybridemachines als een mogelijkheid voor gereedschapsslijpers om "zonder enig gevaar in zee te gaan met PCD-tools. Een dergelijke serviceprovider kan flexibel gebruikmaken van de Helitronic Diamond: zowel voor het slijpen als de productie van hardmetalen of HSS-tools. Voor PCD- of CBN-tools is de erodeereenheid bruikbaar."

Een succesvol partnerschap:

Volgens Walter Maschinenbau is de omschakeling naar besturings- en aandrijvingstechnologie van FANUC de juiste zet gebleken. FANUC, de mondiale marktleider in CNC-technologie met ruim twee miljoen verkochte CNC-besturingen, is de ideale partner voor het internationale bedrijf, dankzij de wereldwijde aanwezigheid met service en levering van reserveonderdelen.

FANUC staat ook bekend om zijn voortreffelijke productkwaliteit die tot uitdrukking komt in hoge beschikbaarheid en lage onderhoudskosten. "We kunnen dat bevestigen op basis van onze eigen ervaringen. De betrouwbaarheid van de besturings- en aandrijvingstechnologie van FANUC is zo geweldig", vermeldt Martin Hämmerle, "dat we nagenoeg geen besturingsgerelateerde uitval hebben ondervonden op onze machines. Daarom zijn onze klanten zo uiterst tevreden over FANUC. Velen kozen voor onze Helitronic-machines juist vanwege de betrouwbaarheid en ondersteuning die wereldwijd wordt gegeven."

Naast de service van FANUC zijn de technische kenmerken van de Fanuc FANUC 31i -A5 CN-besturing indrukwekkend. Op alle Walter-gereedschapsslijpmachines wordt het FANUC Panel i-bedieningspaneel gebruikt dat via de pc wordt bediend. De softwaretoepassingen Window Mode en Helitronic Tool Studio van Walter draaien ook op de aanvullend verkrijgbare pc-technologie. De laatste toepassing is in feite een eigen Walter CAD-systeem dat gebruikmaakt van 3D-weergaven van de werkstukken waardoor het programmeren aanzienlijk wordt vergemakkelijkt. "De snelle communicatie-interface tussen de krachtige besturings-pc en de CNC-besturing is belangrijk voor ons", aldus besturingsdeskundige Heinz Häckh. "Hierdoor kunnen we met al onze programma's in de DNC-modus werken, aangezien de contouren worden berekend in de Walter-software. En we maken steeds gebruik van de geïntegreerde FANUC-veiligheidsfunctie met twee kanalen, Dual Check Safety, op al onze machines. Hierdoor kunnen we besparen op mechanische onderdelen, bedradingsoverhead, kastruimte en dus op kosten. We maken ook gebruik van de krachtige optimalisatiesoftware FANUC Servo Guide, speciaal voor service- en diagnostische doeleinden en voor de inbedrijfstelling."

Eenvoudig te gebruiken en te programmeren

Terwijl de gebruiker van Helitronic-machines kan werken met de Walter-interface zonder specialistische kennis over FANUC, heeft de machinebouwer alle registers opengetrokken voor de basisprogrammering en aanpassing ervan. Walter maakt gebruik van de traditionele DIN-programmering en bestaande macro's, naast de C-executer. Hierdoor kunnen speciale functies worden gebruikt, bijvoorbeeld die de communicatie regelen tussen de generator, de gebruikersinterface en het CNC-programma tijdens het eroderen. De in Tübingen gestationeerde ontwikkelaars maken ook gebruik van de PMC's (geïntegreerde PLC's) met meerdere kanalen om bijvoorbeeld toegang te krijgen tot het sensor-actuatorniveau en het besturen van beladingsapparaten.

Helitronic-machines bieden een groot aantal automatiseringsopties. Vandaar dat er diverse beladingsopties beschikbaar zijn op de Helitronic Mini Power, Helitronic Power en Helitronic Vision om voor de automatische toevoer van werkstukken te zorgen wat bij het gereedschapsslijpen de gereedschappen zelf zijn. Het begint bij een basis Eco-lader en loopt via een schijflader, tot aan een lader met meerdere pallets die meer dan 500 gereedschappen kan herbergen. Deze opties zijn rechtstreeks in de machine geïntegreerd en kunnen worden geselecteerd aan de hand van de eisen van de klant. In aanvulling hierop zijn er machines met een schuurschijfwisselaar die tot twaalf schuurschijven kan bevatten, wat een uiterst hoge flexibiliteit bij machinale bewerking geeft. Een Fanuc LRMate 200i B-robot is beschikbaar voor de Helitronic Micro in de standaardconfiguratie, en voor de Helitronic Power en Helitronic Vision als een optionele extra functie. Omdat de robots en de CNC van hetzelfde bedrijf komen, verloopt de communicatie tussen de twee via de eenvoudig te installeren standaardverbinding, de FANUC I/O Link Bus.

Hoge precisie door nano-interpolatie

De snelle besturingscycli leveren servo- en spindelregeling, en de hoge resolutie van de pulseerde met 1.000.000 pulsen per omwenteling en de nano-interpolatie bieden ultieme precisie en oppervlakte-afwerking van het eindresultaat. Dit laatste berust op de functie nano-smogvorming, die de lineaire bewegingen binnen de besturing automatisch omzet in NURKS-krommen. Kano-smogvorming onderzoekt in kleine, lineaire stappen het condensprofiel dat wordt gegenereerd via CAD-programma's, en vereffent deze in krommen met nano-stappen. In het proces wordt een snelle en soepele beweging bereikt, en de oppervlaktebehandeling van het werkstuk wordt er aanzienlijk door verbeterd.

De FANUC-software zorgt ervoor dat de keuringsopdrachten voor versterkers en motoren worden verwerkt in nano-stappen. Daarom maken de Helitronic-machines gebruik van versterkers en motoren uit de serie Alfa i, gekoppeld aan de hr Control-serversoftware (High Response Vector Control). Die bieden snelle regeling en korte servicecontracten. Walter hecht hierbij ook veel belang aan hoge energie-efficiëntie. Martin Hämmerle verklaart: "De motoren hebben een hoge efficiency en zijn voorzien van de optie om energie terug te winnen. We waarderen ook het compacte ontwerp van de componenten die weinig ruimte innemen in de regelvast."

Succesvol met lineaire aandrijvingen

In aanvulling op de motoren van de serie Alfa i maakt Walter ook gebruik van directe aandrijvingen op sommige machines. Heinz Häckh wijst op de voordelen: "We hebben nu ruim tien jaar ervaring met lineaire motoren en koppelmotoren. Daarom kunnen we vol vertrouwen onze klanten een duurzame kwaliteit garanderen van de machines die op deze manier zijn uitgerust. De slijtage is minimaal en ze lopen soepeler dan bij aandrijvingen van een ander type. Door af te zien van de stelschroeven wordt een hogere resolutie verkregen door middel van glazen schalen met hoge precisie. Bovendien kunnen lineaire motoren direct worden ingezet in een oscillerende beweging, wat op een kogelscharnier tot buitensporige slijtage en andere problemen zou kunnen leiden."

Gereedschapsslijptechnologie van één leverancier.

Sinds de jaren '50 van de vorige eeuw worden er al gereedschapsslijpmachines gefabriceerd bij Walter Maschinenbau GmbH, Tübingen. Walter wist in 1994 een spectaculaire vooruitgang te boeken met de introductie van de Helitronic Power. Vanaf september 2004 maakte de mondiale marktleider Walter Maschinenbau onderdeel uit van de divisie machinegereedschappen "Körber-Schleifring" van Körber AG. Walter/Ewag is een toonaangevend internationaal technologie- en servicebedrijf dat zich richt op het bewerken van machinegereedschappen. Op het hoofdkantoor van het bedrijf in Tübingen zijn 150 werknemers actief in de afdelingen organisatie en beheer van de Walter Group, en met ontwikkeling, verkoop, vervaardiging van prototypes, toegepaste bouw en services. De enige productiefaciliteit is gesitueerd in het Tsjechische plaatsje Kurim, nabij Brno. In totaal heeft het bedrijf ruim 500 mensen in dienst over de hele wereld. De productreeks bestaat voornamelijk uit CNC-machines voor het slijpen en eroderen van metaal, gereedschappen voor hout en PCD, naast roterende, symmetrische productieonderdelen. Verder biedt Walter Maschinenbau een eigen lijn met optische CNC-meetmachines met hoge precisie, waarmee roterende symmetrische gereedschappen kunnen worden gemeten en afgesteld.

Gebruikte FANUC-producten