Für Willi Schier, den Konstruktionsleiter Sondermaschinen bei der Elha Maschinenbau Liemke KG ist die Sache völlig klar: »Was kostet schon ein bisschen mehr Stahl im Vergleich zu einer Maschine, die hinterher ihre Aufgabe nicht erfüllen kann?« Dieser ›eherne‹ Grundsatz gilt besonders dann, wenn schwere Aufgaben zu erfüllen, sprich schwere Lasten zu tragen sind.

Schwer, massiv und dennoch hochgenau
Für die Druckwalzenbearbeitung bei der Heidelberger Druckmaschinen AG liefert das mittelständische Unternehmen aus Westfalen drei Sonder-Dreh-Fräs-Maschinen, die mit Schwerlast-Rollenschienenführungen RSF 125 von Rexroth ausgerüstet sind. Die zu bearbeitenden Druckwalzen wiegen häufig 1 200 Kilogramm, und die Z-Achse trägt stolze 27 Tonnen Gewicht. »Nur mit diesen Schwerlastführungen können wir die hohen Gewichte und die Drehmomente beim Drehfräsen, die bis 9000 Newtonmeter gehen, präzise und sicher beherrschen«, bekräftigt Willi Schier.
Die Druckwalzen haben einen entscheidenden Einfluss auf die Druckqualität, beispielsweise von Zeitungen, Zeitschriften und Prospekten, sowie auf die Laufruhe und Lebensdauer der Druckmaschinen. Die Bearbeitung dieser Walzen erfordert allerhöchste Präzision.
Der Weltmarktführer für Druckmaschinen, die Heidelberger Druckmaschinen AG, entschied sich deshalb bei der Modernisierung der Fertigung in Amstetten bei Ulm für Maschinen von Elha Maschinenbau Liemke, einem mittelständischen Maschinenhersteller mit etwa 180 Mitarbeitern. Das Unternehmen im westfälischen Hövelhof ist auf äußerst anspruchsvolle CNC-Bearbeitungsmaschinen spezialisiert. Für die Zerspanung sehr großer und schwerer Werkstücke baut Elha sowohl CNC-Rundtaktmaschinen als auch CNC-Spezialmaschinen, wie die für Heidelberger Druck.

Drehfräsen mit 20 mm Spantiefe
Die Druckwalzenrohlinge, die aus Grauguss gegossen werden, sind in der größten bisherigen Ausführung 1600 Millimeter lang, haben einen Durchmesser bis 800 Millimeter und bringen rund 1200 Kilogramm auf die Waage.
Innerhalb der Fertigungszelle übernimmt die Elha-Maschine die Mantelflächenbearbeitung der Walzen mittels Drehfräsen und eine automatische Polygonbearbeitung am Übergang von der Mantelfläche zum Kanal. Außerdem wird der Kanal gefräst beziehungsweise werden alle sonstigen Bearbeitungen an den Kanälen in einer einzigen Aufspannung gefertigt. Dabei steht neben der hohen Präzision auch die Wirtschaftlichkeit im Vordergrund. Elha überzeugte Heidelberger Druck schnell durch ein zweispindliges Konzept, bei dem eine ›HSK 160-Hauptspindel‹ mit 150 Kilowatt Antriebsleistung das Drehfräsen übernimmt und die zweite, eine ›HSK 100 Stößel-Spindel‹ mit 50 Kilowatt und 7000 Umdrehungen in der Minute, die Bohr- und leichten Fräsbearbeitungen ausführt. Die Spantiefe beim Drehfräsen beträgt bis zu 20 Millimeter. Die Toleranz liegt auf 1 050 Millimeter Werkstücklänge im Hundertstelbereich. Um diese erstaunliche Präzision bei den extrem hohen Drehmomenten bis 9000 Newtonmeter beim Drehfräsen zu garantieren, ist eine sehr hohe Steifigkeit der Maschine eine Grundvoraussetzung.
Schon das Grundgestell der 130 Tonnen schweren Maschine besteht aus einem soliden Verbundwerkstoff. Es ist nach dem Prinzip der verlorenen Schalung mit dem Spezialverfahren ›Hydropol‹ erstellt worden. Damit verbessern sich die Steifigkeit und das Schwingungsverhalten der Maschine im Verhältnis 16:1 gegenüber einer reinen Stahlausführung. Der Ständer, ebenfalls aus Hydropol, mit der Y-Achse und beiden Spindeleinheiten, Hauptspindel und Stößelspindel - er wiegt 27 Tonnen und ruht in der Z-Achse auf drei 3000 Millimeter langen Rexroth-Schwerlast-Rollenschienenführungen RSF 125 mit je zwei Führungswagen. Zusätzlich ist auf den beiden äußeren Führungen je ein hydraulisches Klemmelement angebracht.

Mechanik und Hydraulik kommen aus einer Hand
Zwei 10400 Millimeter lange Rollenschienenführungen des TypsRSF 125 bilden die Basis für die X-Achse, auf der das Werkstück in zwei einzeln angetriebene Kraftspannfutter eingelegt und gespannt wird. Nachdem die Druckwalze mit je 45 Tonnen gespannt ist, wird über eine automatische, integrierte Messeinrichtung die Nullbohrung als Referenzmaß der Druckwalze vermessen und entsprechend wird das CNC-Programm generiert. Die komplette Hydraulik stammt ebenfalls aus dem Hause Bosch Rexroth. Mit dem Spannen wird aus den X1- und X2- Achsen, die auf je vier Führungswagen ruhen, eine synchronisierte X-Achse. Danach beginnt die Bearbeitung mit einer Zykluszeit von ungefähr 28 bis 30 Minuten.

Vier Hundertstelmillimeter Toleranz auf über zehn Metern
Elha nutzt Schwerlastführungen in der Super-Präzision-Ausführung (SP). »Unsere Toleranz auf den 10,40 Metern beträgt bei den Führungen weniger als vier Hundertstelmillimeter Abweichung«, hebt Konstruktionsleiter Willi Schier hervor. Das ist umso bemerkenswerter, als sie aus je drei Teilstücken zusammengesetzt sind. Dabei garantiert Bosch Rexroth jedoch nicht nur die einwandfreie Ausführung jedes einzelnen Teilstücks, sondern kennzeichnet darüber hinaus die Montagepositionen der einzelnen Enden eindeutig. Das aufclipbare Abdeckband wird in einem durchgehenden Stück in der bestellten Länge geliefert und deckt die gesamte Länge der Führung ab. Die Rollenschienenführung der Größe 125 von Bosch Rexroth setzt derzeit den anerkannten Maßstab in der linearen Bewegungstechnik für den Schwerlastbereich. Der Sprung von Größe 65 auf 125 bietet dem Anwender vierfach höhere Leistungsdaten, so dass dynamische Tragzahlen bis 1 000 kN möglich sind. Die statische Tragfähigkeit der RSF 125 liegt sogar bei 2 000 kN. Damit erfüllt Rexroth nicht nur die Anforderungen von Elha an präzise und zuverlässige Positionierung großer Massen. Bei Papiermaschinen zum Beispiel bewegen die RSF 125 Papierrollen mit bis zu 150 Tonnen Gewicht ohne Probleme und ermöglichen deutliche Kosteneinsparungen im Vergleich zu bisher eingesetzten Flachführungen. Auch in der Stahlindustrie ersetzen die RSF 125 zunehmend aufwändigere Individuallösungen.
Auf Basis des Rexroth-Austauschkonzeptes werden die Führungsschienen und Führungswagen der neuen Größe speziell im Rollenlaufbahn bereich derart präzise gefertigt, dass Schiene und Führungswagen jederzeit einzeln austauschbar sind. So kann praktisch beliebig kombiniert und disponiert werden. Elha Maschinenbau setzt bei allen Linearführungen auf eine eigene Zentralschmierung, durch die der Wartungsaufwand drastisch reduziert wird.

Mechanische Stabilität als Voraussetzung für Präzision
Aber auch in nicht zentral geschmierten Anwendungen ist der Wartungsaufwand für die Führungswagen durch die integrierte Komplettabdichtung sowie die serienmäßigen Vorsatzdichtungen minimal.
Die mechanische Stabilität ist eine Grundvoraussetzung für die hohe Präzision der Maschine, die den Endkunden darüber hinaus durch ihre Produktivität überzeugt hat.
Durch den gleichzeitigen Werkzeugwechsel - das Werkzeugmagazin für die Drehfräs-Spindel enthält 14 Werkzeuge, das für die Bohr-Spindel 40 - reduzieren sich die Nebenzeiten bei der Bearbeitung erheblich. Die Stößel-Spindel hat einen Bearbeitungshub von 500 mm und wird über drei Rexroth-Rollenschienenführungen der Größe 55 mit je zwei Wagen geführt. Elha setzt übrigens auch bei den Standardmaschinen auf die Kombination von mechanisch solider Konstruktion und innovativem Design. Das Unternehmen stellt Standard-Fertigungsmodule her, bei der die Span-zu-Span-Zeit unter einer Sekunde liegt. Dabei wird das Werkstück innerhalb des Arbeitsraumes zu den einzelnen Werkzeugen geführt. Gerade in der Automobilindustrie hat dieses Konzept großes Interesse gefunden.

Nicht an der falschen Stelle sparen!
Insgesamt hat Elha schon weit über 100 Fertigungsmodule im Markt. Dabei bleibt sich das Unternehmen einem Grundsatz treu: An soliden Komponenten wird nicht gespart, denn der Kunde will verlässlich präzise Ergebnisse wirtschaftlich fertigen.

ELHA-MASCHINENBAU LIEMKE KG
Die Elha-Maschinenbau Liemke KG bietet hohe technologische Kompetenz durch umfassendes Know-how in der Zerspanungstechnik und Maschinenkonstruktion - für produktive, flexible, automatisierte und wirtschaftliche Lösungen. Die Konzepte von Elha werden in der metallbearbeitenden Industrie für die unterschiedlichsten Zwecke eingesetzt: von der Fertigung kleiner Automobilteile mit Stückzeiten von wenigen Sekunden bis zur hochpräzisen Bearbeitung von Raumfahrtteilen mit Laufzeiten von mehreren Stunden. Das Produktspektrum von Elha umfasst:
- Fertigungsmodule FM 3+X
- horizontales Bearbeitungszentrum HBZ 2-630
- schwere CNC-Spezialmaschinen
- Lineartransfermaschinen
- flexible CNC-Rundschalttisch- und -Planetentischmaschinen