Der Schweizer Werkzeugmaschinenhersteller Tornos lässt das Herz seiner neuen Mehrspindelmaschine mit einer FANUC CNC schlagen

Aufgabe:
Ausstattung der neuen 6-Spindel-CNC-Drehmaschine MultiSwiss des Schweizer Werkzeugmaschinenherstellers Tornos mit einer modernen numerischen Steuerung für ein komplexes Anforderungsprofil. Dazu zählen umfassende Multi-Spindel-Vielseitigkeit und die Fähigkeit, Achsen und Spindeln simultan zu steuern, um herausragende Präzision zu erreichen.

Lösung:
Installation der hochmodernen 30i-CNC von FANUC. Die 30i ist mit modernster Antriebs- und Steuerungstechnologie ausgestattet und garantiert überragende Präzision für eine Reihe von Bearbeitungsprozessen. Die Programmierung und Operation über benutzerfreundliche Schnittstellen ist besonders einfach.

Ergebnis:
Die MultiSwiss wird mit langen und kurzen Betten angeboten und bietet eine hochproduktive Alternative zu Maschinen mit nur einer Spindel. Sie wurde für die Produktion kleiner gedrehter Teile entwickelt und ist für die Automobil-, Elektro-, Uhren- und Medizinindustrie ideal geeignet.


Tornos stellt die MultiSwiss vor

Ein Mehrspindeldrehautomat, der sich für kleine, einfache Teile in Klein- und Großserien eignet

Ein Highlight am Tornos-Messestand auf der EMO 2011 war die neue mehrspindlige Drehmaschine MultiSwiss, die mit einer Steuerung der Serie 30i von FANUC ausgestattet ist. Sie ergänzt die bestehende Produktpalette im einfachen und mittleren Segment. Ein integrierter Industrie-PC macht sie bedienfreundlich und hochflexibel. Daher eignet sie sich hervorragend sowohl für Klein- als auch Großserien.

„Der neue Mehrspindler MultiSwiss von Tornos kommt einem Einspindler sehr nahe“ – dieses Resümee zog einer der vier Drehteilespezialisten, die die Maschine bereits ein halbes Jahr vor Markteintritt auf Herz und Nieren testen durften. Mit dieser Feststellung ist jedoch keineswegs eine „einspindelige“ Produktivität gemeint. Es geht um die sehr gute Ergonomie sowie die einfache Bedienung und Programmierung der MultiSwiss, die mit den Eigenschaften eines Einspindel-Drehautomaten vergleichbar sind. Eigenschaften, mit denen die Neuentwicklung auch für kleine Serien wirtschaftlich eingesetzt werden kann.

Beim Fertigen von Drehteilen geht es in erster Linie um möglichst niedrige Stückkosten – natürlich mit den höchsten Qualitätsmerkmalen. Der Drehteilehersteller muss zunächst die richtige Maschinenwahl treffen, um ein optimales Kostenniveau zu erreichen. Er muss entscheiden, ob er die Teile auf einem Ein- oder Mehrspindler, einem Dreh-/Fräszentrum oder auf Transfermaschinen produzieren will. Dies hängt von verschiedenen Faktoren ab: Eine wesentliche Rolle spielt die geforderte Stückzahl, respektive das Jahreslos. Doch auch die Komplexität und Größe der Werkstücke sind für die Maschinenwahl ausschlaggebend. Ein weiterer wichtiger Punkt in der Berechnung sind die Maschinenkosten.

Der Anwender berät sich am besten mit einem Maschinenlieferanten, damit er die richtige Wahl trifft. Dieser sollte idealerweise ein breites Programm an Drehautomaten anbieten und seinen Kunden daher vielseitig beraten. Der Schweizer Werkzeugmaschinenhersteller Tornos S.A. ist mit einer Vielzahl an Ein- und Mehrspindel-Drehmaschinen für unterschiedliche Durchmesser und Komplexität gut aufgestellt. Sein Mehrspindler-Programm beginnt bei dem sehr erfolgreichen kurvengesteuerten Drehautomaten SAS16.6 für einfache Massenteile mit einem Durchmesser bis 16 mm. Für größere Teile und mittlere Anforderungen an Komplexität und Volumen sind die numerisch gesteuerten MultiDeco- und MultiSigma-Maschinen eine logische Wahl. Die MultiAlpha-Baureihe schließlich kann selbst komplexe Bauteile mit Fräsbearbeitungen, Gewinden und dergleichen komplettbearbeiten – insbesondere durch die Möglichkeit zur komplexen Rückseitenbearbeitung.

MultiSwiss punktet mit Flexibilität, Ergonomie und Präzision

Seit Herbst 2011 bietet Tornos Drehteileherstellern einen neuen Drehautomaten mit dem Namen MultiSwiss an. Mit sechs Spindeln und 14 mm Durchlass ist diese Maschine eine Ergänzung zur SAS16.6 und zur MultiDeco. Die MultiSwiss ist hochflexibel und für kleine sowie große Serien ausgelegt. Im Kleinserienbereich ist sie auch eine sehr produktive Alternative zu Einspindlern. Ihre Zielbranchen sind die Automobil-, Elektronik-, Uhren- und Medizintechnikindustrie, denn hier werden einfache, kleine Drehteile benötigt.

Die Steuerung der MultiSwiss-Maschinen übernimmt – wie auch bei den MultiAlpha- und MultiSigma-Drehautomaten – die FANUC CNC der Serie 30i. Produktmanager Lionel Perret über das Verhältnis zum Steuerungspartner FANUC: „Für die Steuerung unserer Maschinen brauchen wir CNC- und Antriebssysteme, die hohe Leistung garantieren und auf die wir uns hundertprozentig verlassen können. In all den Jahren, in denen wir mit FANUC zusammenarbeiten, wurden diese Anforderungen vollständig erfüllt. Auch bei unserer neuen MultiSwiss haben wir sehr fachkompetent und partnerschaftlich zusammengearbeitet.“

Vier Merkmalen haben die Tornos-Entwickler besonderes Augenmerk gewidmet: der Flexibilität, Ergonomie, Präzision und den Kosten. FANUC lieferte mit der modernsten Antriebs- und Steuerungstechnik die passende Unterstützung. Gewohnt hohe Präzision sowie möglichst einfache Bedienung und Programmierung waren damit selbstverständlich.

Die MultiSwiss ist mit einer Hochleistungs-CNC der Serie 30i ausgerüstet, einer Steuerung mit besonders leistungsfähiger Hardware. Sie beinhaltet moderne Prozessoren mit extrem hoher Geschwindigkeit, einen schnellen internen Bus und eine schnelle Servo-Steuerung. Dank der hohen Anzahl verfügbarer Kanäle kann für jede der sechs Spindeln der MultiSwiss ein eigener Kanal zur Verfügung gestellt werden. Ein extra schneller PMC-Prozessor trägt dazu bei, dass die am gesamten Prozess beteiligte Peripherie zügig und reibungslos funktioniert.

Doppelpass zwischen CNC und Industrie-PC

Erstmals stattet Tornos mit der MultiSwiss einen Mehrspindler in der Standardausrüstung mit einem integrierten Industrie-PC aus. Diese gemeinsam mit FANUC vorangetriebene Entwicklung verspricht dem Anwender zahlreiche Vorteile. Die FANUC CNC 30i kommuniziert mit dem Industrie-PC über den seriellen optischen High-Speed-Serial-Bus HSSB von FANUC. Er gewährleistet hohe Geschwindigkeit bei der Datenübertragung sowie eine virensichere, zuverlässige Verbindung.

Der wichtigste Grund für die Zusatzausstattung mit PC: Hier kann die Tornos-eigene, benutzerfreundliche Software TB-Deco kann eingesetzt. TB-Deco ist eine Programmiersoftware mit grafisch animierter Oberfläche, die den Anwender in vielerlei Weise beim Erstellen und Optimieren von Teileprogrammen unterstützt. Sie kommuniziert mit der FANUC Software PTO (Path Table Operation, siehe Kasten), die von den CNCs der Serie 3xi geboten wird.

Mit der MultiDeco-Maschine war der Einsatz von TB-Deco auf externe Rechner beschränkt. Erst der integrierte Industrie-PC erlaubt den Einsatz dieser Software an der Maschine. Lionel Perret erläutert: „Dies hat den Vorteil, dass der Maschinenbediener Änderungen im Teileprogramm gleich vor Ort durchführen kann. Er spart sich den Weg zum PC und den Transfer des gesamten NC-Programms.“

Bei der MultiSwiss kann der Bediener TB-Deco auf dem Steuerungsbildschirm aufrufen und sich beim Programmieren von der Software unterstützen lassen. In vielen Bereichen wird dies optisch unterstützt, was besonders nutzerfreundlich ist. Dem Anwender werden beispielsweise Achsen- und Spindelressourcen angezeigt, anhand derer er Bearbeitung und Zykluszeit optimieren kann. Auch eine grafische Synchronisation und Achsenverriegelung sind möglich. Dabei verwendet TB-Deco einige bekannte Funktionen aus der Windows-Welt wie Kopieren/Einfügen, Suchen/Ersetzen oder die Hilfe mit der Suchfunktion F1. Nach dem Programmiervorgang wandelt TB-Deco die Eingabedaten in ein binäres Format um. Diese Daten können von der CNC über die PTO-Funktion eingelesen und zur Maschinensteuerung verwendet werden.

Der an die Steuerung gekoppelte Interface-PC erleichtert zudem die Einbindung von Fremdsoftware, wie zum Beispiel einer Prozess- und Werkzeugüberwachung von Artis. Anstatt eines separaten Displays nutzt die Software bei der MultiSwiss den komfortablen Touchscreen. Das Artis-System kann durch die schnelle Kopplung mit der CNC dort direkt Informationen über Drehmomente und Strom abgreifen. Beim Überschreiten festgelegter Grenzwerte gibt das System ein Alarmsignal aus oder stoppt sogar die Maschine, um größeren Schaden zu verhindern. Selbst nichtdigitale Achsen können über Sensoren überwacht werden.

Synchronisieren im Millisekundentakt

Für ein perfektes Bearbeitungsergebnis müssen sich bei mehrspindligen Drehmaschinen die Achsen und Spindeln hochgenau simultan bewegen –– zum Beispiel für die fliegende Übergabe der Werkstücke von der Haupt- an die Gegenspindel. FANUC stellt dazu in den High-End-CNCs der Serien 30i und 31i die Funktion Path Table Operation (PTO) zur Verfügung. Damit lassen sich so präzise Interpolationen und Synchronisationen erreichen wie mit keinem anderen Verfahren. Die grundsätzliche Struktur ist einfach: Für jede Achse und Spindel wird eine zweispaltige Tabelle angelegt. In der ersten Spalte wird die Zeiteinheit in Millisekunden angegeben, die der Synchronisation dient. In der zweiten Spalte wird dem jeweiligen Takt eine in dieser Zeitspanne zu erreichende Achs- oder Spindelposition zugewiesen. So werden im einheitlichen Interpolationstakt alle Achsen synchronisiert. Bei PTO lassen sich die Achspositionen frei von jeglichen Vorgaben kombinieren. Dadurch sind – anders als in der „normalen“ NC-Programmierung über G-Befehle – beliebige Bahnen und Bewegungen generierbar. Zudem ist es möglich, mehrere Achsen zu bündeln und deren Tabellen verschiedenen Kanälen zuzuordnen, um Interpolationen in unterschiedlichen Bewegungsformen zu realisieren. Durch die Synchronisation ist jedoch ein exakt gleicher Anfangs- und Schlusspunkt sichergestellt.

In die Path Table Operation können auch Hilfsfunktionen eingebunden werden, die in ähnlicher Weise wie die Achsbewegungen befehligt werden. Sogar die Kanalstruktur lässt sich aufbrechen, sodass Achsen miteinander bewegt werden können, die auf den ersten Blick nichts miteinander zu tun haben. Dies ist beispielsweise für die Stangenzufuhr hilfreich. Zudem lassen sich verschiedene Tabellen miteinander verknüpfen und nacheinander abarbeiten. Es sind auch Skippings von Tabellen in Abhängigkeit von verschiedenen Ereignissen (Wenn-dann-Verknüpfungen) möglich. Mit sequenziellem Mischen von NC-Programm und PTO kann der Anwender die Programmierung sich ständig wiederholender Vorgänge vereinfachen.