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JX-200: Dreh-Fräszentrum für komplexe Bauteile – Verzahnung inklusive – Walter Meier Solutions

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JX-200: Dreh-Fräszentrum für komplexe Bauteile – Verzahnung inklusive

10. August 2022

Der japanische Werkzeugmaschinenhersteller Nakamura-Tome hat zur JX-250 jetzt die kleinere Schwester positioniert: die Nakamura-Tome JX-200.

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Mit diesem perfekt auf die Schweizer Fertigungsindustrie – u.a. Medizintechnik und Uhrenindustrie – zugeschnittenen Dreh-Fräszentrums entwickelten die Entwicklungsingenieure eine Multitasking-Maschine, die aus zerspanungs- als auch bedienungstechnischer Sicht eine Spitzenstellung einnimmt. Als softwaretechnisches Highlight integrierten die japanischen Ingenieure das CNC-Software-Paket «NT Smart X», dass u.a. aus 3D-CAD-Daten direkt die CNC-Daten erstellt.

Direkt vom CAD zum Span, das verspricht der Hersteller des neuen Dreh-Fräszentrums Nakamura-Tome JX-200, doch dazu später. Maximale Werkstückgrösse bei minimaler Aufstellfläche, noch dazu in Höchstpräzision inklusive 24h/7d-Produktion bei geringstem Bedieneraufwand, das waren die Randbedingungen, unter denen die japanischen Nakamura-Tome-Konstrukteure die neue JX-200 entwickelt haben. Die maximale Bauteilgrösse liegt bei D = 325 mm und L = 1058 mm. Voll automatisiert ab Stange (D = 60 mm, optional 80 mm) oder per integriertem Teilehandling (Palette), die Aufstellfläche liegt bei 4110 x 2’987 mm.

Highlight: starker, kurzer Fräskopf

Highlight des neuen JX-200 Nakamura-Tome Dreh-Fräszentrums sind neben leistungsstarker Haupt- und Gegenspindel der extrem kurz bauende Fräskopf «NT Smart Cube»: mit bis zu 15 kW Leistung und n = 18000 1/min sorgt er auf dem Dreh-Fräszentrum für zerspanungstechnische Hochleistung. Dank der sehr kurzen Bauweise, laut Hersteller der kürzeste Fräskopf in seiner Leistungsklasse, bleibt viel Platz zwischen den Spindeln für die simultane Fertigung und damit die Werkstücke.

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Im Bild das integrierte Teile-Handling, wenn beispielsweise ab Stange gefertigt wird, können die fertigen Werkstücke vollautomatisch entladen werden.

Die Stärken des japanischen Werkzeug-maschinenbaus

Doch der Reihe nach: Richard Huber, Produktmanager, Walter Meier Fertigungslösungen AG, sagt gegenüber dem SMM: «Die Nakamura-Tome-Bearbeitungszentren sind perfekt zugeschnitten auf den Schweizer Markt. Ihre Flexibilität, Leistungsgefüge, Prozesssicherheit, inklusive Präzision entsprechen den Anforderungen unserer Kunden. Hintergrund ist aus meiner Sicht der sehr fordernde japanische Heimmarkt von Nakamura-Tome, angefangen bei der Automobilindustrie bis hin zu der stark positionierten Zulieferindustrie, die dem Werkplatz Schweiz nicht unähnlich ist: Präzision, Prozesssicherheit, Perfektion inklusive eines überdurchschnittlich gut positionierten Service-Kultur sind fertigungstechnische Leitbilder. Was die Schweiz in Europa aus fertigungstechnischer Sicht auszeichnet, zeichnet Japan in Asien aus. Speziell bei Nakamura-Tome werden beispielsweise wichtige Maschinen-Komponenten und Führungselemente nach wie vor von Hand geschabt, um eine perfekte geometrische Präzision der Werkzeugmaschine und Qualität der darauf zu bearbeitenden Werkstücke, zu erhalten.

Komplettbearbeitung

Die JX-200 wird in der Basisausführung mit Haupt- (max. 18,5 kW, 4.500 1/min) und Gegenspindel (max. 15 kW, 4.500 1/min) sowie oben bereits erwähnter Frässpindel und einem Revolver (bis 24 Werkzeuge) angeboten. Der Revolver verfügt standardmässig über eine zusätzliche Y- Achse. Der Abstand zwischen beiden Spindeln beträgt 1.250 mm. Somit können Werkstücke bis zu einem Durchmesser von 325 mm und einer Länge bis 1058 mm bearbeitet werden. Die Abstützung des Werkstücks kann über den Revolver entweder per Zentrier-Spitze oder Lünette erfolgen, wobei Bearbeitungen stirnseitig oder radial per Frässpindel realisiert werden können.

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Auch simultane Bearbeitungen mit Frässpindel als auch Revolver sind zur Erhöhung der Produktivität mit der JX-200 machbar. Der Kopf ist in formschlüssig in 5°-Schritten per Hirth-Verzahnung indexierbar.

Die Frässpindel baut nur 349 mm kurz

Der integrierte Fräskopf «NT-Smart Cube» weist eine Länge von 349,1 mm auf und wird von einem leistungsstarken bis zu 15-kW-Motor angetrieben, der bereits im Standard das Fräsen mit bis zu 12.000 1/min ermöglicht, optional bis 18.000 1/min. Mit dieser Frässpindel – mit einem B-Achsen-Schwenkbereich von ±95° – lassen sich stirnseitige Bohr- und Fräsbearbeitungen durchführen, ohne die Winkellage des Werkstückes zu ändern. Dank der kompakten Bauweise des «NT-Smart Cube» bei gleichzeitiger Bearbeitung mit dem unteren Revolver an der gegenüberliegenden Spindel.

Innen und Aussenverzahnen integriert

Der Fräskopf verfügt sowohl in der Schwenkachse (B1-Achse) und Spindel zur formschlüssigen Klemmung und Positionierung über eine «Hirth-Verzahnung», womit die Steifigkeit des Bearbeitungsprozesses – insbesondere beim Drehen von hoher Bedeutung – erheblich verbessert wird. Generell kann die B1-Achse kraftschlüssig mit einer Positioniergenauigkeit von 0.001°-Schritten geklemmt werden, womit sich auch Bearbeitungen wie Innen und Aussenverzahnen, Wälzfräsen oder Stossen realisieren lassen.

144 Werkzeuge dank 120er Werkzeugmagazin

Ausgestattet mit einem Werkzeugmagazin (Standard 80 Werkzeuge, opt. 40, 120) kann das Multitask-Dreh-Fräszentrum flexible Bearbeitungsaufgaben ohne hohen Rüstaufwand übernehmen. Damit hat der Bediener die Möglichkeit auf insgesamt 144 Werkzeuge (24 im Revolver) zurückzugreifen und bis zu zwei Werkzeuge gleichzeitig unter Span arbeiten zu lassen.

R. Huber: «Der grosse Werkzeugspeicher bringt nicht nur eine hohe Flexibilität, auch für die mannarme Fertigung stehen genügend Schwesterwerkzeuge griffbereit, um eine 24h/7d-Produktion zu gewährleisten. Und wie oben schon angesprochen ist auch der optimale Späneabfluss ein wesentliches Element, der bei der JX-Serie entsprechend prozesssicher ausgelegt wurde.

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Effiziente Bearbeitung dank der Frässpindel und zusätzlichem Einsatz von Revolver-Werkzeugen.

Capto C6-Schnittstelle: Hochleistung und Präzision

Die Hauptspindel verfügt serienmässig über eine «Capto C6» Schnittstelle – auf Wunsch «HSK-T63». Das Capto-System gehört aus technologischer Sicht – Präzision, Drehmomentübertragung, Indexierung – wohl zu den besten Schnittstellen am Markt, und die Entscheidung seitens Nakamura-Tome, Capto C6 als Standard zu wählen zeigt, dass sie bei dem Werkzeugmaschinenkonzept jedes Detail in Perfektion durchdeklinieren.

Genial: vertikal konzipiertes Maschinenbett

Ein weiteres Highlight der neuen JX-200, ist das eigentliche Fundament: Mit der JX-Serie hat sich Nakamura-Tome von der klassischen Schrägbett-Maschinen-Konzeption verabschiedet: Hier haben die Werkzeugmaschinenkonstrukteure enorme Entwicklungsarbeit reingesteckt und vor allem den Anwendern genau zugehört und deren Wunschliste entsprechend abgearbeitet. Bereits Schrägbett-Drehzentren hatten gegenüber früheren Flachbett-Varianten den Vorteil des sicheren Spänefalls. Eine Schrägbett-Konstruktion erfüllt die effiziente Späneentsorgung nur noch bedingt bei intergierten Hochleistungs-Frässpindeln, mit zusätzlichem unterem Revolver und zweitens liegt bei Schrägbett-Maschinenkonzepten der Spindel- und Werkzeugbereich dermassen weit im Innern der Maschine, das Rüstarbeiten innerhalb der Maschine sehr umständlich sind. Nicht zuletzt aus diesen Gründen hat Nakamura-Tome die Entwicklung vom Flachbett, zum Schrägbett neu zum Vertikalbettmaschine weiterentwickelt und letztlich perfektioniert.

Vorteile des vertikalen Maschinenbett-Konzeption

R. Huber, der die JX-200 bereits unter die Lupe nehmen konnte sagt ggü. dem SMM: «Wenn man vor der JX-200 steht, ist die Haupt- und Gegenspindel, als auch der Revolver und Fräskopf direkt in greifbarer Nähe. Da haben die Ingenieure wirklich eine geniales Maschinenkonzept entwickelt, das noch dazu über eine hervorragende thermische Stabilität verfügt. Überhaupt ist das kinematische Konzept so ausgelegt, dass die Antriebsspindeln immer genau im Schwerpunkt der Maschinenschlitten angreifen, damit keine Kippmomente infolge der Beschleunigungen entstehen können. Das ist Grundvorrausetzung eines hochpräzisen Werkzeugmaschinenbaus, die sich letztlich in hochpräzisen Bauteilen inklusive Prozesssicherheit während einer Rund-um-die Uhr-Fertigung niederschlägt.

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«Fundament» der JX-200 ist die vertikal bauende Maschinenstruktur. Die Antriebsspindeln greifen im Massezentrum an, um Kippmomente beim Beschleunigen der Komponenten zu minimieren.

NT Smart X verkürzt von Time to market

Stichwort Industrie 4.0: genial ist das integrierte CNC-Software-Paket «NT Smart X». Dieses Paket beinhaltet u.a. «3D Smart Pro AI» Diese Software kann, dank künstlicher Intelligenz, u.a. aus den vom Kunden gelieferten CAD-Daten direkt die CNC-Daten zur Fertigung des Bauteils erstellen.

Den japanische Entwicklungsingenieuren zufolge, wird ein händisch erstelltes CNC-Programm mit ca. 4.4h Programmieraufwand mittels «3D Smart Pro AI» automatisch in 20 Minuten erstellt. Sollten gleichwohl noch spezielle Frässtrategien erzeugt werden, die nicht durch die Software abgedeckt werden, so hat man sich erhebliche Basisarbeit eingespart. Wer der Sache dennoch nicht 100% traut, kann mit der ebenso integrierten NT Collision Guard-Software mittels einer Echtzeitsimulation mögliche Kollisionen vor dem eigentlichen Zerspanen abchecken.

Spanbruch dank oszillierender Werkzeuge

Langspanende Werkstoffe sind in der mannlosen Fertigung immer ein Problem bezüglich Prozesssicherheit. Die Nakamura-Tome JX-200 verfügt wie ihre grössere Schwester JX-250, sowie die Mehrheit der Nakamura-Tome Maschinenmodelle, über die Möglichkeit, eine frei programmierbare überlagerte Schwingungsamplitude auf das Werkzeug zu legen, die den Spanbruch sicher unterstützt. Und damit ist die Maschine gerade in Industrien, wo schwierig zu zerspanende Materialen gefertigt werden müssen, perfekt auf die entsprechenden Anforderungen zugeschnitten.

Portalladesystem für automatisiert Fertigung

Last but not least hat Nakamura-Tome ein Portalladesystem entwickelt, das auf das jeweilige Maschinenmodell perfekt zugeschnitten und auf Schnelligkeit ausgelegt ist. Die Funktionalitäten des Portalladers sind komplett in die CNC-Steuerung integriert und somit sind alle Funktionen über die Steuerung programmierbar.

Mit der Nakamura-Tome JX-200 bringt Walter Meier (Fertigungslösungen) AG eine weitere Maschine auf den Markt, die perfekt auf die Schweizer Fertigungsindustrie zugeschnitten ist: präzise, leistungsstark, prozesssicher. Walter Meier (Fertigungslösungen) AG verfügt als Integrationspartner über das Know-how als auch die Kapazitäten, die Maschinen – auf Wunsch – entsprechend den Bedürfnissen des Anwenders anzupassen.

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