WIAP WN 913 DM4C CNC
Drehmaschine
Konstruktion und Montage, inkl. Elektrik, Elektronik und
CNC Technik, alles aus einer Hand von WIAP®, MEMV®
vibrationsentspannt
Inhaltsverzeichnis
2. Vorwort
WIAP CNC-Drehmaschine DM4C – Robust, modular und durchdacht konstruiert
Die WIAP DM4C ist eine besonders robuste CNC-Drehmaschine für Schwerzerspanung. Sie
verfügt über ein horizontales Maschinenbett, das nach dem bewährten Verfahren VDSF
gefertigt wird.
Das Besondere: Alles aus einer Hand – ein Konzept, viele Maschinen.
Dank des modularen Aufbaus lässt sich die DM4C in verschiedenen Größen von 1 bis 6
fertigen.
Die Maschine benötigt kein spezielles Fundament, da das Maschinenbett bereits
vibrationsgedämpft ausgelegt und äußerst stabil konstruiert ist. Die Führungen sind
aufgeschraubt und somit bei Bedarf leicht demontier- oder austauschbar.
Ein integriertes Sperrluftsystem schützt die Schlittenführungen zuverlässig vor
Verschmutzung – ideal für den industriellen Dauereinsatz.
3. Maschine vor der Auslieferung im Lieferwerk
Bild 3.1:
Drehversuch im Herstellerwerk
Im Herstellerwerk werden grosse Zahnräder
gedreht und vielfältig bearbeitet – unter
anderem mit mehreren rückseitigen
Ansenkungen. Die Maschine ist mit zwei
Werkzeugrevolvern ausgestattet: einem 8
fach-Revolver sowie einem 4-fach
Kopfrevolver.
Bild 3.2:
Harte Zerspanung mit der WIAP DM4C
Die WIAP DM4C wird für die harte
Zerspanung eingesetzt. Der vorne
angeordnete Werkzeug-Scheibenrevolver
ist mit einem angetriebenen
Werkzeugsystem ausgestattet. Die
Schutzscheibe besteht aus robustem
Panzerglas und bietet dem Bediener
zuverlässigen Schutz bei Plattenbrüchen
oder anderen Gefahren.
Bild 3.3:
Hinterer Kopfrevolver und 8-fach
Revolver im Einsatz
Links im Bild ist der hintere Kopfrevolver zu
sehen, der auf einem eigenen Schlitten
montiert ist. Er wird hauptsächlich für
Bohrstangen oder besonders grosse
Aussendrehstähle verwendet. Dank der
unabhängigen Verfahrbarkeit beider
Revolver können diese weit auseinander
positioniert werden – so lassen sich auch
lange Bohrstangen problemlos einsetzen,
resp. auch drehen Vorne rechts befindet
sich der 8-fach-Revolver, der bei Bedarf für
bis zu acht angetriebene Werkzeuge
ausgelegt ist. Dies ist möglich, da nur ein
Teilkreis ausgewählt wurde.
4. Maschine beim Kunden in Produktion
Bild 4.1:
Maschinenanlieferung beim Kunden
Kaum angekommen, wird die Maschine vom
ersten Tag an produktiv eingesetzt
mehrere Aufträge warten bereits auf die
Bearbeitung. Ein erfahrener Operateur
übernimmt den Betrieb und sorgt für einen
reibungslosen Start.
Bild 4.2:
Aufbau eines 800 mm Kraftspannfutters
Auf der Maschine wird ein 800 mm grosses
Kraftspannfutter montiert, das für zwei
unterschiedliche Spanndrücke ausgelegt ist– in diesem Fall wurde ein Modell von SMW
gewählt. Mit diesem Spannfutter lassen sich
auch Werkstücke mit grösserem
Durchmesser sicher und präzise drehen.
Besonders praktisch: Die Backen sind leicht
und schnell demontierbar.
Bild 4.3:
Serienfertigung von Zahnrädern auf der
WIAP DM4C
Auf der WIAP DM4C werden hunderte
solcher Zahnräder gefertigt – sie sind für
einen Hersteller von Textilmaschinen
bestimmt. Der Kunde investierte gezielt in
diese Maschine, um die grossen Stückzahlen
wirtschaftlich und zuverlässig produzieren
zu können. Zum Zeitpunkt der Aufnahme ist
die Maschine bereits seit einiger Zeit
erfolgreich im Einsatz.
5. Herstellbeschreibung der Maschine
Bild 5.1:
Maschinenbett der WIAP DM4C vor der
Montage
Das Maschinenbett der WIAP DM4C ist hier
vor der Montage zu sehen. Es verfügt über
vier Führungsauflagen: die beiden äusseren
dienen dem Z-Schlitten, die beiden inneren
dem Reitstock. Die Länge des Z-Schlittens
wird bei uns in der Regel im Verhältnis 1:1
bis 1:1,25 zur Breite gewählt, um optimale
Stabilität zu gewährleisten. Auch die Auflage
des Spindelkastens erfolgt auf den
Führungsflächen, was eine präzise und
störkonturfreie Bearbeitung des
Maschinenbetts ermöglicht. Die Breite des
Betts beträgt an den äusseren Führungen
1140 mm. In der Mitte befindet sich Platz für
einen Späneförderer.
Bild 5.2:
Vorbereitung der gehärteten Führungen zur
Montage
Die gehärteten Führungen werden für die
Montage auf das Maschinenbett vorbereitet.
Sie bestehen aus C45-Stahl und weisen in den
Gleitflächen sowie den Untergriff
Anlageflächen eine Härte von 58–63 HRC auf.
Die Härtetiefe beträgt ca. 1,5 mm. Die
Führungen werden von unten mit
ausreichend Schrauben befestigt, um eine
sichere und formstabile Verbindung zu
gewährleisten. Bei Hochpräzisionsmaschinen
erfolgt nach dem Aufschrauben ein
zusätzlicher Nachschliff der Führungen – in
der Regel ist jedoch die Genauigkeit des
gefrästen Maschinenbetts bereits
ausreichend.
Bild 5.3:
Schwingungsgedämpftes Maschinenbett
nach dem VDSF-Verfahren
Das Maschinenbett ist besonders robust
ausgeführt und schwingungsgedämpft
gefertigt nach dem VDSF-Verfahren. Dabei
werden die Hohlräume der Längsstege sowie
des Querträgers vollständig gefüllt und
verdichtet, um Vibrationen effektiv zu
minimieren. Dies verbessert nicht nur die
Bearbeitungsqualität, sondern erhöht auch
die Standzeit der Werkzeuge.
Bild 5.4:
Wiap Monteure stellen das Spiel der Z Achse
ein. Sehr wichtig der Winkel zur X Achse
Bei der Maschine ist die Seite des Z Antriebs
auch die Chefseite der Führung. Die
Luftabhebung sorgt für gute Eigenschaften.
Bild 5.5:
Aufbauzeit der Maschine
Die Maschine benötigt etwa 12 Monate für
den Aufbau. Die Herstellung des Betts und
der Schlitten dauert etwa 2 Monate. Für die
Detailkonstruktion und Anpassungen
werden in der Regel 6 Wochen eingeplant.
Eine solche Maschine erfordert viele
Stunden Arbeit, vom Zeichnen über die
Herstellung und den Zusammenbau bis hin
zur Endmontage. Dazu gehören auch die
Integration von Elektrik und Elektronik
sowie die CNC-Programmierung, um die
Maschine für den Betrieb vorzubereiten.
6. Spindelstock und Hydraulik
Bild 6.1:
Der Spindelstock der WIAP DM4C wurde
aus einem Lagerbestand von Oerlikon
Drehmaschinen gekauft. Auch das Getriebe
das hinten aufgeschaubt wurde mit 3 Stufen.
Das grosse Zahnrad war nötig um einen
präzisen Antrieb der Spindel – nicht über
den Spindelmotor – sondern über einen
Vorschubmotor, der eingeschwenkt werden
konnte bei der Nutzung der angetriebenen
Werkzeuge, zu ermöglichen.
Bild 6.2:
Getriebe-Schaltung der WIAP DM4C
Ursprünglich war für die WIAP DM4C eine
manuelle Getriebe-Schaltung vorgesehen,
basierend auf einer Lösung von Oerlikon.
Wir haben diese jedoch automatisch
umgesetzt, indem wir das System mit 4
Zylindern und entsprechenden
Überwachungsmechanismen ausgestattet
haben. Diese Modifikation verbessert die
Präzision und Effizienz der Schaltvorgänge
erheblich.
Bild 6.3:
Hier ist der Spindelstock unter der
Schutzverkleidung angeordnet.
7. Kreuzschlitten
Bild 7.1:
Robuste und schwere Maschine im Aufbau
Die Maschine ist eine robuste und schwere
Konstruktion mit über 20 Tonnen Gewicht,
die einen Drehdurchmesser von bis zu 1600
mm ermöglicht. Auf dem Bild ist der
Schlitten des vorderen Werkzeugrevolvers
während des Aufbaus zu sehen.
Bild 7.2:
Spezielles Abstreifsystem und
Späneförderer
Für die WIAP DM4C wurde ein spezielles
Abstreifsystem vorgesehen, das verhindert,
dass Schmutz oder Späne unter die Führung
gelangen. Auf dem Bild sind die beiden
Schlitten der X-Achse sowie die beiden
Späneförderer sichtbar, die für eine
effiziente Entfernung von Späne sorgen.
8. Werkzeugrevolver
Bild 8.1:
Werkzeugrevolver während der Montage
Die beiden Werkzeugrevolver sind hier
während der Montage zu sehen. Ein
zusätzlicher Schlitten ermöglicht es, den
Schlitten 1 oder 2 zu wählen und entweder
für die Bearbeitung zu verwenden oder
ungenutzte Revolver zur Parkposition zu
verlagern. Mit einer hohen Spitzenhöhe von
über 2000 mm und einem Drehdurchmesser
von 1600 mm zwischen den Spitzen macht
diese Maschine besonders interessant für
grosse Bearbeitungen.
9. Montage
Bild 9.1:
Aufbau der Ummantelung und des
Aussengestells
Nachdem der Unterbau der Maschine fertig
montiert war, musste noch die
Ummantelung aufgebaut werden. Dafür
wurde eine grosse Menge Material benötigt,
insbesondere Bleche für die massive
Maschine. Das Aussengestell besteht aus
einem robusten Rohrrahmen-System. Auf
dem Bild sind auch die drei Späneförderer
zu sehen, die für die effiziente Entsorgung
von Abfallmaterial sorgen.
Bild 9.2:
WIAP Monteure bei der Montage der WIAP
DM4C_4
Die WIAP Monteure sind hier bei der
Montage der WIAP DM4C_4 in vollem
Einsatz. Bald ist die Maschine fertig – alles
ist montiert und funktioniert einwandfrei.
Der Startschuss ist gemacht, und nun kann
der Kunde kommen.
Bild 9.3:
Drei Späneförderer an der Maschine
Die Maschine ist mit drei Späneförderern
ausgestattet. Alle diese Förderer haben eine
geringe Höhe der Mittellinien, was eine
effiziente Abführung des Spänematerials
ermöglicht.
10. Schmierung
Erklärung:
Das gesamte WIAP Schmiersystem ist in das Luftabhebungssystem integriert, was eine
effektive Abhilfe gegen Verschmutzung bietet. Das Kühlwasser und der Schmutz werden
hinausgedrückt, bevor sie in das System eindringen können. Heute ist der Schmiermitteltank
im Elektroschrank untergebracht, mit einem Fassungsvermögen von 4 Litern. Für die
Horizontalmaschinen wird das 68er Gleitbahnenöl eingesetzt, während bei den
Vertikalmaschinen das 220er Öl verwendet wird.
Bild 10.1:
WIAP Schmiersystem und Luftabhebung
Dossiereinheiten am Z Schlitten
Bild 10.2:
WIAP Schmiersystem mit zusätzlichem
Luftabhebesystem. Für einen weichen
Lauf, weniger Stick Slip und
Reduzierung der Verschmutzung.
Bild 10.3:
Dossiereinheit
am X Schlitten. Die WIAP ordnet viele
Schmierstellen an, damit
Kurzhubbewegungen auch geschmiert
werden z. B. bei kurzen Gewinden.
Bild 10.4:
Schmier-Eintritte und Luftabhebung
Die Maschine ist mit ausreichend Schmier
Einlässen ausgestattet, die speziell dafür
vorgesehen sind, auch bei kurzhubigen
Bewegungen, wie sie bei der
Gewindeherstellung auftreten, eine
gleichmässige Schmierung zu gewährleisten.
So werden unerwünschte ungeschmierte
Zonen vermieden. Das
Luftabhebungssystem mit
Impulsschmiersystem von WIAP MEMV
trägt zusätzlich zu einer noch besseren
Schmierung bei.
Bild 10.5:
Hydraulik und Schmierung
Links ist die Hydraulik für das
Kraftspannfutter zu sehen, inklusive der
zwei Druckspannungen. Rechts befindet
sich die Schmierungseinheit für den
Spindelstock und das Getriebe.
11. CNC Steuerung
Bild 11.1:
CNC Steuerung der WIAP DM4C
An der WIAP DM4C Maschine wurde eine
Heidenhain CNC Drehmaschinensteuerung
eingesetzt, da dies ein Kundenwunsch war
der Kunde hatte bereits mehrere Maschinen
mit dieser Steuerung. Neu wird jedoch die
nachfolgende CNC Steuerung von Siemens,
entweder die Sinumerik 808, 828 oder One,
verwendet.
Bild 11.2:
Moderne Sinumerik 828 CNC Steuerung
Dies ist die moderne Sinumerik 828 CNC
Steuerung, die in der Lage ist, bis zu 9
Achsen zu bewegen. Sie bietet eine hohe
Flexibilität und Präzision für komplexe
Bearbeitungsprozesse.
Sinumerik CNC-Steuerung, 10,4-TFT-Farbdisplay, vollwertige QWERTY-Tastatur,
Kurzhubtasten, mit 16 Softkeys schnell zu allen Bedienmasken
Einfache Datenübertragung durch IP65-geschützte Frontschnittstelle
USB 2.0, RJ45, Ethernet, CF_Card
Näherungsabstand-Sensor für Displaysteuerung
Panel aus Magnesiumdruckguss
Bedienung mit Arbeitshandschuhen möglich
NV-RAM-Speichertechnologie ohne Pufferbatterie
Lüfter und festplattenloser Einbau
Fernbediengerät mit Start, Stopp und Notstopp
HMI anstelle Poti für Drehzahlen und Werkz.-Amp.-Anzeige
Bruch-Kontrolle
Bild 11.3:
WIAP Handrad bis 8 Achsen mit
Achsvorwahlschalter und Inkrement
Schalter.
12. Transport
Bild 12.1:
Vorbereitung der WIAP DM4C für den
Transport
Die WIAP DM4C wird für den Transport
vorbereitet. Mit einem Gewicht von 24
Tonnen ist die Maschine nicht nur mit
einem Palettenwagen transportierbar,
sondern erfordert spezielle Transportmittel,
um sicher und effizient an ihr Ziel zu
gelangen.
Bild 12.2:
Das WIAP Team ist in diese Fracht involviert
Bild 12.3:
Auf einen Schwerlast Anhänger muss die
Maschine geladen werden.
Die Maschine war über 24 Tonnen, es
mussten 2 Brücken Krane eingesetzt werden
für die Verladung.
Bild 12.4:
Der Weg aus der Halle, das aufgestellte
WIAP Team bei der Arbeit.
Bild 12.5:
Mit dem Gabelstapler wird die Maschine
noch die letzten Meter aus der Halle
gezogen.
Bild 12.6:
Im Freien steht jetzt die Maschine und wird
mit dem LKW wegtransportiert
Bild 12.7:
Jetzt geht die Maschine zum Endkunden.
Viel Arbeit, einige Wochenende mussten
auch gearbeitet werden bis sie fertig war.
13. Technische Daten der Maschine WIAP DM4C
Bild 13.1:
Maschine in der Produktion von
Zahnrädern für ein grossen Maschinen
Hersteller
Lieferumfang für 3 Meter Maschine
dieselbe Maschine wird auch als 3, 4, 5 und 6 Meter angeboten
Die neue CNC Steuerung ist:
Sinumerik CNC-Steuerung, 10,4-TFT-Farbdisplay,
vollwertige QWERTY-Tastatur,
Kurzhubtasten, mit 16 Softkeys schnell zu allen
Bedienmasken
Einfache Datenübertragung durch IP65-geschützte
Frontschnittstelle
USB 2.0, RJ45, Ethernet, CF_Card
Näherungsabstand-Sensor für Displaysteuerung
Panel aus Magnesiumdruckguss
Bedienung mit Arbeitshandschuhen möglich
NV-RAM-Speichertechnologie ohne Pufferbatterie
Lüfter und festplattenloser Einbau
Fernbediengerät mit Start, Stopp und Notstopp
WIAP Handrad mit Inkrementwahl und
Achsanwahl Schalter für bis zu 8 Achsen
14. Schlusswort
Einzigartige Merkmale der WIAP DM4C – durchdacht bis ins Detail
Die WIAP DM4C überzeugt mit mehreren innovativen Besonderheiten, die sie deutlich von
herkömmlichen Schwerdrehmaschinen abheben:
Ein Highlight ist die speziell entwickelte Revolverlösung. Die Maschine verfügt über zwei
unabhängig verfahrbare Schlitten. Ein zusätzlicher Unterschlitten (Andock-Schlitten) kann
entweder Schlitten 1 oder Schlitten 2 aufnehmen, verfahren und anschließend wieder in die
Parkposition bringen. Dadurch lassen sich beide Revolver außerhalb des Kollisionsbereichs
sicher abstellen – ideal auch für Arbeiten zwischen den Spitzen.
Diese Konstruktion reduziert das Risiko von Kollisionen mit dem Futter oder der Planscheibe
erheblich. Die Lösung stammt direkt aus der hauseigenen Entwicklung von WIAP.
Ein weiteres technisches Highlight ist das Luftabhebungs- bzw. Sperrluftsystem: Es sorgt nicht
nur für besonders leichtgängige Schlittenbewegungen, sondern reduziert auch die
Verschmutzung unter den Führungen. Selbst unter rauen Bedingungen – direkt an laufenden
Maschinen – hat sich dieses System mehrfach bewährt und als dauerhaft zuverlässig erwiesen.
Erstellt: sw-jw-iw-hp Widmer
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