Fachbericht zitiert aus der Zeitschrift:
BLECH In Form 01/2004

Vielseitigkeit als Pluspunkt im modernen Pressenbau

Es ist eng geworden im Markt der hydraulischen Pressen. Wer in ihm bestehen will, muss Lösungen erarbeiten können, die über das Übliche hinaus gehen. Solche Lösungen bieten sich auf dem Feld der Verfahrensintegration an. Am Beispiel einer hydraulischen Einständerpresse nach Kundenauftrag lässt sich verdeutlichen, wie zeitgemäße Pressenhersteller neue Ideen mit bewährten Gestaltungskonzepten in Einklang bringen und ihren Maschinen eine bislang nicht gekannte Vielseitigkeit bei der Blechbearbeitung verleihen.

 


BILD 1. TAUSENDSASSA:
Hydraulische 1-MN-Einständerpresse für Umform- und Trennprozesse vom Tiefziehen über das Stanzen bis zum Entgraten.

Anwender von Pressentechnik sehen sich heutzutage mehr denn je mit einem wirschaftlichen Grundproblem konfrontiert: Wenn zur Produktion innovativerProdukte in neue Werkzeugmaschinen investiert werden muss, diese neuenArbeitsmittel aber nicht komplett ausgelastet werden, amortisiert sich die Investition nur schwer. Eine ebenso folgenreiche Unwägbarkeit besteht darin, dass nicht genau abzusehen ist, wie lange sich die Produkte am Markt behaupten beziehungweise wann neue oder überarbeitete Werkstücke zusätzlich zu fertigen sind. Um die Herstellung der Produkte nicht an externe Dienstleister vergeben zu müssen und trotzdem in rationelle Werkzeugmaschinen investieren zu können, bietet der Markt heutzutage universelle hydraulische Pressen an, die ein breites Spektrum an Erzeugnissen fertigen können oder mehrere Arbeitsvorgänge in einer Presse vereinen.


Zahlreiche Verfahren pressentechnisch umgesetzt

In dem im Folgenden geschilderten Anwendungsfall bestand die Maßgabe des Kunden darin, verschiedene Arbeitsprozesse auf nur einer Werkzeugmaschine ausführen zu können. Der Anwender suchte eine universelle Tiefziehpresse, die nicht nur die klassische Umformtechnik realisieren kann, sondern auch in der Lage ist zu stanzen, zu biegen, zu prägen, zu kalibrieren, zu richten, einzupressen, zu bördeln, zu schneiden und zu entgraten. Auf Grund der großen Teilevielfalt sollten die Einzelteile manuell zugeführt werden. Der Pressenhersteller Röcher, Netphen-Deuz, konzipierte daraufhin eine hydraulische Einständerpresse, die exakt dem definierten Anforderungsprofil entspricht (Bild 1). Die Werkzeugmaschine mit der Bezeichnung - REP 100.01 SZ - hat eine Presskraft von maximal 1 000 kN und eine Ziehkissenkraft von maximal 400 kN. Diese beiden technischen Parameter als wichtigste Kennwerte des Leistungsumfangs der Werkzeugmaschine erachtete der Hersteller als ausreichend für das geplante Produktspektrum.



BILD 2. GUTE FÜHRUNG:
Bronzeleisten, die sich auf gehärteten Bahnen bewegen, halten den Stößel auf Kurs (Prinzip geführter Pressenschlitten)

In den meisten Realisierungsformen werden die aktiven beweglichen Komponenten einer hydraulischen Einständerpresse vom Zylinder und von zusätzlichen Rundführungen geführt. Das kann sich besonders bei langhubigen Pressen nachteilig auswirken, weil im unteren Hubbereich die Führungsstangen außermittige Kräfte nur schlecht kompensieren können. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde bei der Konzeption der Universalpresse auf eine bewährte Maschinen-Grundversion mit geführtem Pressenschlitten zurückgegriffen. In dieser Ausführung gleitet der Stößel auf Bronzeleisten, die sich ihrerseits auf gehärteten Bahnen bewegen (Bild 2). Mithilfe dieser Führungen und einer stabilen, steifen Ständerkonstruktion lässt sich die Aufbiegung reduzieren und eventuelle außermittige Kräfte können aufgenommen werden.

 

Schwierige Prozesse im Griff mit optimierten Parametern

Um die Werkstücke einfach und dennoch rationell aus dem Arbeitsraum entfernen zu können, ist ein hydraulisch gesteuerter Teileauswerfer in den Stößel integriert, der von einer separaten Antriebspumpe angetrieben wird. Der Vorteil von getrennten Antriebspumpen für die einzelnen hydraulischen Funktionen liegt in einer höheren Genauigkeit und einer besseren Übersichtlichkeit der Hydrauliksteuerung, als es bei einteiligen Aggregaten der Fall ist.



BILD 3. PROZESS IM BLICK:
Der Kraftverlauf während des Bearbeitens wird in einem Kraft-Weg-Diagramm dargestellt.

An der Maschinensteuerung können alle Kräfte und Positionen vorgewählt werden. Die Positionen sind wahlweise auch mit einer Teach-in-Funktion programmierbar. Für eine bestmögliche Gestaltung des Ziehprozesses unter optimierten Bedingungen sind die Press- und Ziehkräfte über den Hub degressiv und progressiv veränderbar. So lassen sich auch schwierige Ziehprozesse mit aufeinander abgestimmten Parametern realisieren. Um den Prozess kontrollieren zu können, wird der Kraftverlauf in einem Kraft-Weg-Diagramm am Bildschirm dargestellt (Bild 3). Es ist außerdem möglich, alle Bildschirmanzeigen mithilfe eines handelsüblichen Druckers zu dokumentieren.

Wenn eine Werkzeugmaschine flexibel und wirtschaftlich genutzt werden soll, sind vor allem zwei Kriterien maßgebend: Einerseits muss die Stößelgeschwindigkeit ausreichend hoch sein, andererseits sind die Rüstzeiten auf ein Minimum zu verkürzen. Um den zweiten Teil dieses Anforderungstandems zu erfüllen, wurde bei der Konzeption der Universalpresse auf das Werkzeugmanagement besonderen Wert gelegt. So sind alle werkzeugspezifischen Maschinenparameter unter einem Werkzeugnamen oder einer Werkzeugnummer gespeichert. Jedes Werkzeug ist lediglich einmal einzurichten. Bei mehrmaligem Gebrauch des Werkzeugs werden die Daten dann aus dem Speicher der Steuerung aufgerufen. Das minimiert Rüstzeiten und verhindert Teilefehler.

  


BILD 4. FLEXIBEL:
Beim Stanzen lässt sich das Ziehkissen hydraulisch zurückfahren und gibt das Durchfallloch frei.

 

Es kann kalt oder warm umgeformt werden.

Damit die Stanzprozesse umweltschonend und mit hoher Qualität ausgeführt werden können, ist die Werkzeugmaschine mit einer hydraulischen Schnittschlagdämpfung ausgestattet. Bei Stanzarbeiten lässt sich das unterhalb des Maschinentisches angeordnete Ziehkissen hydraulisch zurückfahren, so dass das Durchfallloch beim Stanzen frei ist und unter dieses Loch eine Rutsche, ein Auffangbehälter oder ein Förderband platziert werden kann (Bild 4). Weil die Zwangsfolge eines Prozesses nicht immer die maximale Arbeitsgeschwindigkeit zulässt, wurde die Presse so ausgelegt, dass man die Geschwindigkeit an der Steuerung stufenlos vorwählen kann.

Das ist besonders bei Tiefzieh- oder Biegevorgängen wichtig. Das Richten erfolgt mit einer feinfühligen elektronischen Handhebelsteuerung.Entsprechend der Hebelauslenkung fährt der Stößel ab- oder aufwärts. Hierfür sind kleine Geschwindigkeitswerte vorgesehen, so dass der Bediener den Vorgang ausreichend genau ausführen kann. Die Stößelgeschwindigkeit wird proportional zur Handhebelauslenkung gesteuert.



BILD 5. COOL BLEIBEN:
Eine Wärmeschutzplatte mit zusätzlicher Wasserkühlung (unten am Stößel) macht aus der Presse ein Arbeitsmittel zum Warmumformen.

Ein weiterer Vorteil der Universalpresse: Sie ist für die Warm- und die Kaltumformung ausgelegt. Um warm umformen zu können braucht man nur eine Wärmeschutzplatte mit zusätzlicher Wasserkühlung am Pressenstößel anzubauen (Bild 5). Zum Sicherstellen einer genauen Stößelpositionierung hat der Hersteller der Universalpresse nicht wie bei Pressenbetreibern häufig üblich Tiefenanschläge in die Werkzeuge eingebaut, die beim Bau oder beim Nacharbeiten von Werkzeugen auf Maß gebracht werden müssen. Die Festanschläge werden in der Universalpresse von einer zylinderintegrierten, motorisch verstellbaren Hubbegrenzung ersetzt (Bild 6). An der Pressensteuerung ist die Position der mechanischen Hubbegrenzung vorwählbar.

 


BILD 6. SCHNELL IN POSITION:
Die motorisch verstellbare Hubbegrenzung im Zylinder ersetzt Festanschläge.

Bei Einlegearbeiten sind die Betriebsarten mit Zweihandsteuerung, mit Lichtvorhang, mit oder ohne Taktbetrieb oder Fußschalter möglich. Auch wenn der Anwender zurzeit die Maschine nur im Einlegebetrieb nutzt, ist doch ein Automatikbetrieb vorbereitet, so dass später automatisiert werden kann.

Die Elektrosteuerung ist auf der Basis einer "Siemens Simatic S7" aufgebaut. Als Bediengerät wird ein Industrie-PC "Siemens PC 670" verwendet. Alle Standardfunktionen sind vorhanden, zum Beispiel Positionsvorwahl, Kraftvorwahl, kraftabhängige oder positionsabhängige Umschaltung, Krafthaltezeiten, Entlastungssteuerung für Werkzeuge mit Federkissen, Eilgangsschaltung oder Hubzähler. Eine stufenlos wirkende mechanische Stößelverriegelung zielt auf eine maximale Sicherheit bei eventuellen Servicearbeiten am Werkzeug.

Weil bei universellen Kernmaschinen häufig im Störungsfall keine Ersatzmaschinen zur Verfügung stehen, ist eine robuste, dauerhafte Ausführung wichtig. Deshalb wurde die beschriebene Universalpresse mit einer kompakten Blockhydraulik ausgestattet. Tritt eine Störung auf, gibt die Steuerung eine Fehlerdiagnose aus, so dass der Fehler schnell lokalisiert werden kann. Wahlweise ist die Werkzeugmaschine mit einer Teleserviceverbindung zum Hersteller ergänzbar, so dass eine schnelle Fehlerdiagnose durch Fachleute möglich ist. Eine Voraussetzung dafür, dass die Rentabilitätsressourcen einer solchen hydraulischen Presse ausgeschöpft werden, ist die kurzfristige Verfügbarkeit von Servicepersonal des Herstellers.

 

Bearbeitung im Flüsterton ist das erklärte Ziel

Die Lärmentwicklung von Werkzeugmaschinen zur Blechbearbeitung ist in der heutigen Zeit ein wichtiger Faktor, wenn eine Presse beurteilt werden soll. Besonders dann, wenn sich eine Maschine in einem Raum befindet, in dem sich dauerhaft viele Personen aufhalten, aber ansonsten kein hoher Lärmpegel herrscht, sind hydraulische Anlagen oft ein Störfaktor. Spezielle Maßnahmen zur Schalldämpfung an der Presse redzieren die unerwünschten Störgrößen. Der Einsatz von Hydraulikpumpen mit pulsationsarmem Förderstrom, eine Hydraulikpumpenanordnung außerhalb des Hydraulikölbehälters und schalldämmende Maßnahmen (Bild 7) reduzieren beispielsweise den Schallpegel auf ein Minimum.



BILD 7. SILENTIUM, BITTE:
Die Anordnung der Pumpe außerhalb des Hydraulikölbehälters ist nur eine Maßnahme, um den Schall zu dämpfen

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass hydraulische Pressen mit großer Vielseitigkeit dem Anwender erhebliche Potenziale zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit seiner Blechbearbeitungsprozesse erschließen können. Ein Maschinenkonzept wie das beschriebene bietet für die Zukunft zahlreiche Möglichkeiten, Zulieferteile in großer Varianz und mit hohen Qualitätsanforderungen prozesssicher zu fertigen. Damit ist eine langfristige Auslastung solcher investitionsintensiven Werkzeugmaschinen sichergestellt.