Das Teil ist länger als die Drehbank

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Der Stangenvorschub wird normalerweise als eine Vorrichtung zur Bearbeitung vieler Teile aus einer Stangenlänge betrachtet. Die Drehmaschine schneidet die Stange in Stücke (insbesondere in Werkstücke), während der Stangenvorschub das Material schrittweise in einen Bearbeitungszyklus nach dem anderen vorschiebt.

Stellen Sie sich den Stangenvorschub stattdessen als eine Vorrichtung vor, die es der Drehmaschine ermöglicht, ein einzelnes sehr langes Teil zu handhaben – ein Teil, das um ein Vielfaches länger ist als die Drehmaschine selbst. Der Stangenvorschub führt das Teil durch die Drehmaschine und auf der anderen Seite wieder heraus, sodass die Drehmaschine es während des Vorgangs bearbeiten kann. Eine solche Anordnung würde einen Stangenentlader erfordern, der genauso lang ist wie der Stangenvorschub, um das Teil auf der anderen Seite aufzunehmen.

J. F. Berns hat kürzlich ein solches System konstruiert. Das Unternehmen ist ein Spezialmaschinenbauer und Lieferant von Stangenladezubehör in Cincinnati, Ohio. Das Stangenzuführ- und Stangenentladesystem, das um das Drehzentrum eines Kunden herum entwickelt wurde
nimmt Teile mit einem Durchmesser von 7/8 bis 2-1/2 Zoll und einer Länge von bis zu 40 Fuß auf.

Die langen Teile sind schwere Rohre aus Stahl. Sie dienen als Verbindungsglieder in einem System, das Elektronikkabel tief in Ölquellen trägt. Jedes dieser maschinell bearbeiteten Glieder erfordert Dreharbeiten an jedem Ende und Querbohrungen über die gesamte Länge. Dank des kundenspezifischen Systems kann ein 40-Fuß-Werkstück auf einem Okuma Macturn 350W-Drehzentrum bearbeitet werden, das einen maximalen Abstand von 76 Zoll zwischen Haupt- und Gegenspindel hat. Mit anderen Worten, es befinden sich zu keinem Zeitpunkt mehr als etwa 15 Prozent des Teils in der Werkzeugmaschine. Laut Joe Berns, Präsident von J.F. Berns, „ist es eine Sache, die Arbeit in dieser Länge zu unterstützen, aber sie zu nähren und zu unterstützen, ist etwas anderes.“

Drücken und Ziehen

Das System führt die lange Arbeit in drei Stufen ein:

1. Innerhalb des Stangenvorschubs befördert der erste von zwei servogetriebenen Schiebern das Werkstück durch die Hauptspindel der Werkzeugmaschine und in den Arbeitsbereich. Der Schieber stoppt, wenn das Ende des Teils durch die Hauptspindel und gerade weit genug in die Maschine eindringt, damit die gegenüberliegende Nebenspindel es greifen kann.

2. Die Gegenspindel fährt nahe an die Hauptspindel heran, um das Ende des Teils zu klemmen. Die Gegenspindel fährt dann weg, um das Teil weiter in die Arbeitszone zu ziehen, und die Bearbeitung wird an der Länge durchgeführt, die in die Maschine gezogen wird. Die Nebenspindel gibt dann das Teil frei, rückt zur Hauptspindel vor, um die Stange noch weiter nach unten zu klemmen, und fährt aus, um den nächsten Abschnitt in die Maschine zu ziehen. Das bearbeitete Teil wird durch die Bewegung der Gegenspindel in den Entlader geschoben. So geht die Bearbeitung weiter – die Gegenspindel macht spannen, ziehen, lösen, spannen, ziehen, lösen —bis das Ende des Teils erreicht ist.

3. Am Ende des Teils ist kein Material übrig, das die Hauptspindel greifen kann. Die Gegenspindel kann das Teil daher nicht alleine durchziehen. Daher fährt ein zweiter Schieber innerhalb des Stangenvorschubs in Position. An diesem Drücker ist eine Stange befestigt, deren Kopf dem Durchmesser der Stange entspricht. Die Stange ist lang genug, um den gesamten Weg durch die Arbeitszone und durch beide Spindeln zu reichen und das Werkstück den Rest des Weges durch die Gegenspindel und vollständig in den Entlader zu schieben.

Auch kurze Teile

Wenn da nicht die Länge des zweiten Drückers wäre, dann würde ein Drücker ausreichen, sagt Gary Wildt. Herr Wildt ist der technische Leiter von J.F. Berns. Das System könnte mit nur einem Schieber arbeiten, aber dann würde die Notwendigkeit der langen Stange in Stufe 3 die Länge (und den Platzbedarf) des gesamten Stangenlademagazins erhöhen. Der Ansatz mit zwei Drückern ermöglicht es, den langen Drücker auf einer Seite des Werkstücks zu halten und nur dann zu verwenden, wenn der größte Teil des Teils bereits in die Drehmaschine gelangt ist.

Der Schieber mit der langen Stange ermöglicht es diesem System auch, kurze Werkstücke aufzunehmen, sagt er. Das war eine weitere Anforderung an das System:Es musste nicht nur die 40-Fuß-Stangen aufnehmen, sondern eine Reihe von Stangengrößen bis zu einer Länge von nur 3 Fuß.

Herr Berns hat die Steuerungs- und Programmierarbeiten durchgeführt. Er sagt, die THINC-Steuerung der Okuma-Maschine habe das Gesamtsystem erheblich vielseitiger und fehlersicherer gemacht, als es sonst möglich gewesen wäre. Sowohl der Stangenvorschub als auch ein Hochdruck-Kühlmittelsystem von Chipblaser sind mit der Steuerung verbunden. Eine andere CNC hätte möglicherweise restriktivere Datenverbindungen angeboten, sagt er, was ihn gezwungen hätte, die Menge an Informationen zu minimieren, die er der Maschine und dem Stangenvorschub zugestehen würde. Aber die Offenheit des THINC-Systems ermöglichte es ihm, während des gesamten Zyklus großzügige Datenmengen zu erfassen, einschließlich Status- und Positionsrückmeldung.

Als Ergebnis bestätigen redundante Systeme, dass (zum Beispiel) der Eingang des Stangenentladers sicher in seine richtige Position relativ zur aktuellen Position der Gegenspindel ausgefahren ist.

Der Umfang der Positionsrückmeldung ermöglicht es ihm auch, den Stangenvorschub und die Drehmaschine gemeinsam zu aktivieren, um die Bearbeitung an jedem Zwischenpunkt im Zyklus fortzusetzen. Dies spart Zeit, sagt er, und ermöglicht es dem Bediener, sich von einem Werkzeugbruch oder einem ähnlichen Fehler zu erholen, ohne das gesamte Teil von Anfang an erneut ausführen zu müssen.