Stangenzuführungen: Teile länger als die Drehmaschine meistern

Video: Stangenzuführung als Gerät für extrem lange Werkstücke.

Stangenzuführungen gelten typischerweise als Geräte für die Serienfertigung vieler Teile aus einem Stangenmaterial. Die Drehmaschine schneidet die Stange stückweise ab, während die Zuführung das Material schrittweise in einen Bearbeitungszyklus nach dem anderen vorschiebt.

Umgekehrte Perspektive: Ein einziges sehr langes Teil

Stellen Sie sich die Stangenzuführung als Gerät vor, das der Drehmaschine erlaubt, ein einzelnes sehr langes Teil zu bearbeiten – ein Teil, das vielfach länger ist als die Maschine selbst. Die Zuführung schiebt das Teil durch die Drehmaschine hindurch, sodass es während des Durchlaufs bearbeitet werden kann. Eine entsprechende Stangenentladung auf der anderen Seite muss genauso lang sein.

J.F. Berns: 40-Fuß-Rohre auf Okuma Macturn 350W

J.F. Berns (Cincinnati, Ohio), Spezialmaschinenbauer und Stangenzuführungs-Zubehörlieferant, konstruierte ein solches System um ein Kunden-Drehzentrum. Es nimmt Teile von 22–63 mm (7/8–2½") Durchmesser und bis 12,2 m (40 ft) Länge auf.

Es handelt sich um schwere Stahlrohre als Verbindungsglieder für Elektronikkabel in tiefen Ölbohrungen. Jedes Glied erfordert Drehbearbeitung an beiden Enden und Querspaltbohrungen über die gesamte Länge. Dank des kundenspezifischen Systems kann ein 12,2 m langes Werkstück auf einer Okuma Macturn 350W (max. 1.930 mm / 76" Spitzenweite) bearbeitet werden. Nie sind mehr als ~15% des Teils gleichzeitig in der Maschine. J.F. Berns Präsident Joe Berns: „Das Werkstück in dieser Länge zu stützen ist das eine, aber es zuzuführen und zu stützen etwas ganz anderes.“

Drei-Stufen-Zuführung: Schieben und Ziehen

1. Stufe 1: Im Stangenzuführer schiebt der erste von zwei servogetriebenen Schiebern das Werkstück durch die Hauptspindel in den Arbeitsbereich. Stopp, wenn das Ende durch die Hauptspindel reicht, damit die Gegenspindel greifen kann.
2. Stufe 2: Die Gegenspindel fährt nah an die Hauptspindel, spannt das Werkstückende, zieht es weiter in den Arbeitsbereich – Bearbeitung des eingezogenen Abschnitts. Dann löst sie, fährt vor, spannt weiter unten, zieht den nächsten Abschnitt hinein. Der bearbeitete Abschnitt wird durch die Gegenspindelbewegung in den Entlader geschoben. Dieser Zyklus (spannen, ziehen, lösen, spannen, ziehen, lösen) wiederholt sich bis zum Werkstückende.
3. Stufe 3: Am Werkstückende bleibt kein Material für die Hauptspindel zum Greifen. Die Gegenspindel kann den Rest nicht allein durchziehen. Ein zweiter Schieber fährt in Position – mit einem bis durch beide Spindeln reichenden Stab, der das Werkstück vollständig durch die Gegenspindel in den Entlader schiebt.

Zwei Schieber für kurze und lange Teile

Ohne die Länge des zweiten Schiebers wäre einer ausreichend, sagt Engineering Manager Gary Wildt. Aber dann wäre der lange Stab in Stufe 3 nötig – vergrößert die Gesamtlänge der Stangenzuführung. Die Zwei-Schieber-Lösung hält den langen Schieber seitlich bereit und nutzt ihn erst, wenn der Großteil des Teils bereits in der Drehmaschine ist.

Der lange Schieber ermöglicht auch kurze Werkstücke (Anforderung: 0,9–12,2 m / 3–40 ft).

Okuma THINC-Steuerung als Enabler

Joe Berns übernahm Steuerung und Programmierung. Die Okuma THINC-Steuerung machte das System deutlich vielseitiger und fehlersicherer. Stangenzuführung und Hochdruckkühlsystem (Chipblaster) koppeln an die Steuerung. Andere CNCs boten restriktivere Datenschnittstellen – THINCs Offenheit erlaubte liberalen Datenaustausch: Status- und Positionsrückmeldung im gesamten Zyklus.

Redundante Systeme bestätigen z. B. sichere Ausfahrposition des Entladers relativ zur aktuellen Gegenspindelposition. Positionsrückmeldung ermöglicht Wiederaufnahme der Bearbeitung von jedem Zwischenpunkt – Zeitersparnis bei Werkzeugbruch o.ä., ohne komplettes Neulaufen des Teils.