Bild 01: Das Multiachs-Servosystem AX8000 und der Ultra-Kompakt-Industrie-PC C6030 mit Twincat CNC bilden den Steuerungskern der Fünf-Achs-CNC-Maschine Micro5 XL. (Quelle: Beckhoff)
Matthias Rapp, Vice President Global Marketing bei der Chiron Group SE in Tuttlingen [1], ist sich sicher: „Marktanalysen und Gespräche haben gezeigt, dass ein Bedarf nach einer hochdynamischen Fünf-Achs-CNC-Maschine mit größerem Milling Center besteht, als sie die erfolgreiche Micro5-Baureihe für Bauteile bis 50 mm Kantenlänge bereitstellt.“ Daher wurde auf Basis des bestehenden Maschinenkonzepts die Micro5 XL entwickelt, mit der Chiron weitere Märkte erschließen möchte, die wie in der Uhrenindustrie Bauteile mit komplexen Geometrien und unterschiedliche Materialien mit hoher Dynamik, Präzision und kurzen Taktzeiten fertigen müssen. „Typische Zielmärkte der Micro5 XL sind zum Beispiel die Medical Industry oder der Werkzeugformenbau“, so Michael Wurster, Senior Product Manager bei Chiron.
Die Fünf im Namen der Baureihe steht für das aus Sicht von Chiron optimale 5:1-Verhältnis von Milling Center zu Werkstückgröße. Das XL verweist auf die von 250 mm auf 600 mm vergrößerte Achsstruktur und die Werkstückgröße von bis zu 120 mm Kantenlänge. „Hinzu kommen eine höhere Zerspanleistung und maximale Flexibilität“, so M. Rapp. Dafür sorgt u. a. das Turmmagazin für bis zu 100 Werkzeuge und das optionale Handlingsystem zum Be- und Entladen. Mit PC-based Control als offene Steuerungsplattform von Beckhoff [2] lassen sich die Erweiterungen modular in Soft- und Hardware abbilden.
Einfaches Upscaling mit flexiblem Antriebsbaukasten
Prinzipiell lassen sich Maschinenkonzepte nicht beliebig skalieren, da irgendwann das Verhältnis zwischen den bewegten Massen von Werkstück- und Werkzeugseite auseinanderläuft. „Bei der Micro5 sprechen wir über jeweils 10 kg bewegte Masse auf Werkzeug- und Werkstückseite; bei der Micro5 XL sind es bis zu 80 kg“, zeigt M. Wurster die Herausforderung des Entwicklungsprojekts auf. Dennoch konnte Chiron mit PC-based Control unter Beibehaltung der Vorgaben − geringe Standfläche und Energiebedarf bei hoher Steifigkeit und Dynamik – den Bearbeitungsraum und die Werkstückgröße deutlich vergrößern (Bild 2). „Bezüglich Ressourceneffizienz haben wir mit der Micro5 XL das Optimum herausgeholt, ohne Einschränkungen hinsichtlich Präzision und Geschwindigkeit“, ist M. Rapp überzeugt.
Die Skalierung unterstützt und erleichtert haben das breite Angebot an Antriebskomponenten, wie das Multiachs-Servo system AX8000, die Synchron-Servomotoren AM8000 und die kompakte Antriebstechnik im Ethercat-IO-System. Das Turmmagazin wurde beispielsweise mit Servomotoren AM8100 und Servomotor-Ethercat-Klemmen ELM7212 realisiert (Bild 3). „Diese Servomotoren und Ethercat-Klemmen für den Kleinspannungsbereich bis DC 48 V bieten eine hohe Performance in sehr kompakter Bauform“, so Dieter Völkle, Vertrieb, Beckhoff Niederlassung Balingen (Bild 4). Direkt im Ethercat-Klemmenstrang integriert, können sie dynamisch im CNC-Kanal oder als PTP-Achse verwendet und mit den anderen Achsen synchronisiert werden.