Innenräummaschinen von Karl Klink

Die Doppelständer-Hubtischmaschinen mit 2 Antrieben (D-Drive) von KARL KLINK haben besondere Konstruktionsmerkmale:

• extrem steife Ausführung des Maschinenkörpers
• alle Führungs- und Antriebselemente (je 2) liegen in einer Wirklinie mit den Räumstellen
• Anordnung der Antriebe oberhalb des Arbeitsbereichs
• “offene” Bauweise der Maschine (von der Vorder- und Rückseite zugänglich)

Die extrem hohe Steifigkeit des Maschinenkörpers und der zentrische Kraftangriff zwischen den Führungssäulen minimieren die Kipp- und Biegemomente sowie die Querkräfte, die durch den Zerspanungsvorgang auftreten.

Die Anordnung der Antriebe außerhalb des Arbeitsbereiches und die „offene“ Bauweise verhindern einseitigen Wärmegang und ermöglichen einen raschen Temperaturausgleich.

Die hieraus resultierende äußerste Stabilität bewirkt höhere geometrische Genauigkeit der Werkstücke, längere Standwege der Werkzeuge und geringeren Führungsverschleiß, so dass optimale Prozesssicherheit über einen langen Einsatzzeitraum erzielt wird.

Darüber hinaus handelt es sich um ein sehr automationsfreundliches Maschinenkonzept: Die automatisierte Be- und Entladung kann von der Maschinenrückseite in verschiedenen Ebenen erfolgen. Gleichzeitig bleibt die Maschinenvorderseite frei und gestattet komfortablen Zugang für Einrichtbetrieb, Werkzeugwechsel, manuelle Be- und Entladung oder Instandhaltungsarbeiten.

Zur Anpassung des Doppelständer-Hubtischmaschinenkonzepts
an die jeweilige Applikation gibt es 3 Grund-Baureihen mit:

• hydraulischen oder elektromechanischen Antrieben
• Räumhüben von 600 – 3000 mm
• Räumkräften von 25 – 1200 kN

Der Applikationsbogen der Doppelständer-Hubtischmaschine spannt sich von den konventionellen Anwendungen über das Hart- und Trockenräumen bis hin zu komplexen Drallräumprozessen.

Für die spezifischen Anforderungen dieser Verfahren wurden bemerkenswerte Sonderbauformen der KARL KLINK Doppelständer-Hubtischmaschine D-Drive entwickelt:

• Harträummaschinen
• Trockenräummaschinen
• Drallräummaschinen

Die herausragenden Ausrüstungsmerkmale dieser Sonderbauform:

• servohydraulischer oder elektromechanischer Schnellräumantrieb
• Ausrichteinheit für Profilorientierung der Werkstücke
• vollautomatisches Kühlmittelfiltersystem (taktzeitparallel)

Für das Harträumen sind Räumgeschwindigkeiten größer als 60 m/min erforderlich. Realisieren lassen sich diese für das Verfahren Räumen sehr hohen Geschwindigkeiten generell mit hydraulischen oder elektromechanischen Antrieben.

Hydraulische Antriebe haben dabei den großen Vorteil einer überragenden Dynamik bei deutlich geringeren Investitionskosten im Vergleich zu einem elektromechanischen Antrieb. Darüber hinaus bietet der moderne hydraulische Antrieb mit Druckspeicherladung auch die Möglichkeit bei gesteigerter Dynamik die Anschlussleistung gegenüber Alternativantrieben deutlich zu senken.

Der servohydraulische Antrieb arbeitet dabei als hydraulische NC-Achse mit programmierbarem Räumgeschwindigkeitsprofil über dem Räumhub und erlaubt heute in der industriellen Fertigung Geschwindigkeiten bis zu 120 m/min.

Für das Harträumen muss das Werkstück definiert ausgerichtet in die Räumposition gebracht werden um ein profilgerechtes Einführen des Räumwerkzeugs zu ermöglichen. Das Ausrichten der Werkstücke erfolgt hauptzeitparallel. Das Werkstück wird dabei mittels Profildorn im Beladegreifer ausgerichtet.

Zur Kühlung und Schmierung des Werkzeugs kommen Schneidöle zum Einsatz. Die beim Harträumen entstehenden harten Feinstspäne müssen zuverlässig ausgefiltert werden.

Gelangen diese über den Kühlmittelkreislauf an die Räumstelle, ist hoher Werkzeugverschleiß die Folge. Automatische Kantenspaltfilter garantieren optimale Filterergebnisse bei minimiertem Wartungsaufwand. Der Reinigungsprozess wird vom Steuerungssystem optimal in den Maschinenzyklus integriert, so dass keine Unterbrechung der Produktion erforderlich wird.

Typische Konstruktionsmerkmale der Trockenräummaschine:

• hydraulischer oder elektromechanischer Antrieb für Räumgeschwindigkeiten bis 30 m/min
• trichterförmige Auskleidung des Maschinenraums
• leistungsfähige Späneabsaugung durch Seitenkanalverdichter
• Werkzeugkühlung
• Bürsteinrichtungen für Räumwerkzeug und Räumauflagen
• Lärmschutzverkleidung

In der industriellen Fertigung gestaltet sich die Pflege, der Umgang und die Entsorgung bzw. Wiederaufbereitung von Kühlschmierstoffen vor dem Hintergrund strikter gesetzlicher Umweltauflagen und arbeitsschutzrechtlicher Regelungen zunehmend schwieriger und vor allem kostenintensiver.

Bei nassen Räumprozessen (Schwallkühlung) erfüllt der Kühlschmierstoff direkt an der Zerspanstelle und sekundär im nahen Umfeld des Maschinenraums 3 Aufgaben:

• Schmieren
• Kühlen
• Spänetransport

Durch moderne Hartstoffbeschichtungen mit guten Gleiteigenschaften, hoher Verschleißfestigkeit und guter Wärmeisolierung auf geeignetem Grundsubstrat lassen sich die unmittelbaren Funktionen des Kühlschmierstoffs substituieren.

Die höchsten Standmengen und besten Oberflächenqualitäten ergeben sich bei Räumgeschwindigkeiten von 25 m/min. Die erforderlichen Räumkräfte liegen durch die guten Gleiteigenschaften der Trockenräumbeschichtungen nur geringfügig über denen der Nassbearbeitung.

Auf der Antriebsseite werden hydraulische Antriebe mit Druckspeicherladung wegen der höheren Dynamik und der geringeren Investitionskosten bevorzugt eingesetzt.

Moderne Drallräummaschinen sind gekennzeichnet durch

• CNC-gesteuerte Kinematik
• elektromechanische Antriebe mit sehr hoher Steifigkeit mittels Transroll-Spindeln
• programmierbares Räumgeschwindigkeitsprofil über dem Räumhub
• programmierbare Dralleinrichtung für Werkzeug oder Werkstück mittels spielfreiem Getriebe
• hydraulische Werkstückspannung mit programmierbarem Spanndruck über dem Räumhub

In der Vergangenheit wurde die in Drallräummaschinen erforderliche Drehbewegung des Werkzeugs oder des Werkstücks mechanisch über Leitspindeln erzeugt.

Unter dem Aspekt einer möglichst flexiblen Maschinentechnik wird in modernen Drallräummaschinen die schraubförmige Relativbewegung der Werkzeugschneiden durch das Werkstück über CNC-gesteuerte Linearinterpolation realisiert. Die Anpassung der Kinematik an ein neues Verzahnungsprofil erfolgt durch CNC-Programmierung.

CNC-Drallräummaschinen erfordern einen äußerst steifen Antrieb. Darunter versteht man eine möglichst genaue Einhaltung (Linearität) der programmierten Räumgeschwindigkeit über dem Räumhub. Diese Forderungen werden nur durch elektromechanische Antriebe erfüllt, wobei heute überwiegend Rollengewindetriebe zum Einsatz kommen.

Zur Drehung des Werkstücks oder des Werkzeugs wird ein drehsteifes und spielarmes Getriebe benötigt, welches je nach Schrägungswinkel das erforderliche Drehmoment überträgt.

Beim Drallräumen muss im Gegensatz zu einfachen Innenräumapplikationen das Werkstück gegen Verdrehen gespannt werden. Dies geschieht meist mit einer hydraulischen Spanneinrichtung. Bei dünnwandigen Hohlrädern muss der Spanndruck über den Räumhub veränderbar sein.

Bei dieser klassischen Form der Senkrecht-Innenräummaschine wird das Räumwerkzeug von oben nach unten durch das Werkstück gezogen. Eine Grube oder ein Podest wird benötigt.

Das Räumwerkzeug wird von oben nach unten durch das Werkstück gedrückt.

Durch hydraulische Voreinspannung der Werkzeuge zwischen Räum- und Gegenhalterschlitten ist hohe Genauigkeit bezüglich Rundlauf- und Planschlag erzielbar.

Die Anwendung des Drückräumens ist durch mögliche Bruchgefahr des Räumwerkzeugs begrenzt.