Ghiringhelli zeigt M100 auf der Grindinghub

Spitzenlose Rundschleifmaschine für flexible Fertigung: Die Ghiringhelli M100 verbindet hohe Präzision, kurze Rüstzeiten und kollaborative Automation in einem kompakten System für anspruchsvolle Industrieanwendungen.

Seit über einem Jahrhundert entwickelt und baut das italienische Unternehmen Rettificatrici Ghiringhelli S.p.A. aus Luino (VA) hochpräzise spitzenlose Schleifsysteme und hat sich auf dem Markt als «Problemlöser» für integrierte ingenieurtechnische Lösungen etabliert. Das Modell M100 CNC6A, das auf der internationalen Grindinghub-Messe in Stuttgart in Halle 10, Stand C27, ausgestellt wird, vereint modernste Technologien in einer sehr kompakten Maschine, die für das Schleifen mittlerer bis grosser Losgrössen vorgesehen ist. Die Schleifmaschine zeichnet sich durch schnelle Werkzeugwechsel aus und ermöglicht Zeitersparnisse von über 20 Prozent, wodurch sie auch beim Schleifen kleiner Serien äusserst wettbewerbsfähig ist. Dank dieser Flexibilität kommt die M100 in technologisch fortschrittlichen Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Medizin, Fahrrad- und Motorradindustrie, Pneumatik, Elektromotoren, Werkzeugbau und allgemeiner Präzisionsmechanik zum Einsatz.

Maschinenbett aus Mineralguss für Stabilität und Nachhaltigkeit

Die Maschine ruht auf einem Maschinenbett aus Mineralguss. Die Verwendung dieses Materials bietet strukturelle Vorteile: Es reduziert die Eigenfrequenzen, hält die Amplituden im Resonanzfall geringer und gewährleistet eine schnelle Schwingungsreduzierung. In der Praxis bedeutet dies eine Verbesserung der Rauheit der geschliffenen Teile um bis zu 25 Prozent, eine längere Lebensdauer der Scheiben und eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen die korrosiven Auswirkungen von Kühlschmierstoffen. Die geringe Wärmeleitfähigkeit des Materials sorgt ausserdem für einen günstigen Trägheitseffekt während kurzer Produktionsstillstände. Das Maschinenbett erfüllt alle Anforderungen an die ökologische Nachhaltigkeit, da es zu 100 Prozent recycelbar ist und bis zu 30 Prozent weniger Energie für seinen Herstellungsprozess benötigt.

6-Achsen-CNC-Kinematik und Schleifdynamik

Die Hauptarbeitsschlitten, V-Achse und Z-Achse, sind überlagert und laufen auf vorgespannten Linearführungen mit hochpräzisen Rollenumlaufschuhen, wobei optische Lineale mit einer Auflösung von bis zu 1/10 Tausendstel Millimeter zum Einsatz kommen. Der Schleifscheibenkopf ist mit einer hydrodynamischen Spindel und Scheiben mit einem Durchmesser von 450 mm x L 135 mm ausgestattet. Er verfügt über einen Motor mit einer Leistung von bis zu 11 kW. Diese Konfiguration ermöglicht eine konstante Umfangsgeschwindigkeit von bis zu 50 m/s (optional 63 m/s) und verfügt über eine automatische Scheibenauswuchtung.

Der Regelscheibenkopf verfügt über eine Präzisionslager-Spindel, die durch ein drittes Lager verstärkt ist. Sie nimmt Scheiben mit Ø 200 mm x L 135 mm auf, mit einem Drehmoment von bis zu 5 Nm. Der auf dem Oberschlitten befestigte Kopf kann um +/- 5° geneigt werden, um eine optimale Einstellung bei Einstechzyklen zu ermöglichen oder die Durchlaufgeschwindigkeit bei Durchgangszyklen zu maximieren. Das Abrichten der Scheiben wird von der NC-Steuerung über spezielle orthogonale Abrichteinheiten (X/Y-Achsen für die Schleifscheibe und X1/Y1-Achsen für die Regelscheibe) gesteuert. Die Maschine schleift mit höchster Genauigkeit Bauteile mit Durchmessern zwischen 0,50 und 20 mm und Längen bis zu 135 mm.

Kollaborative Automatisierung mit Fanuc CRX-5iA

Die M100 ist für die Integration automatischer Systeme vorbereitet, von der halbautomatischen Beladung bis zu kompletten Roboterzellen. Eine auf der Messe vorgestellte Lösung sieht den Einsatz des Cobots Fanuc CRX-5iA für die Zuführung der Maschine vor. Dabei handelt es sich um einen kompakten anthropomorphen kollaborativen Roboter, der ohne physische Begrenzungsbarrieren entwickelt wurde.

Er ist mit integrierten Kraftsensoren ausgestattet, die ungewöhnliche Berührungen erkennen und den Arm sofort stoppen, um das Personal zu schützen. Seine flüssigen Bewegungen ermöglichen eine hochpräzise Handhabung beim Be- und Entladen, wobei die Oberflächenqualitäten der geschliffenen Komponenten erhalten bleiben. Die Programmierung erfolgt intuitiv über manuelles Führen (Manual Guided Teaching), bei dem der Bediener das Handgelenk des Roboters physisch bewegen kann, um die Greifpunkte zu speichern, sowie über eine Drag-and-Drop-Schnittstelle auf einem Tablet. Diese Integration minimiert die Rüstzeiten beim Typwechsel und unterstützt das kontinuierliche Schleifen über mehrere Schichten ohne Aufsicht.

«Die Integration des Fanuc-Cobots», so Patrizia Ghiringhelli, CEO von Rettificatrici Ghiringhelli, «ist eine konkrete Demonstration unserer Automatisierungsphilosophie. Unsere Vorgehensweise besteht nicht darin, einen Standard vorzuschreiben, sondern den Produktionsfluss des Kunden zu analysieren und die effizienteste Servicelösung für die jeweilige Anwendung zu entwickeln. Ob es sich um einen kollaborativen Roboter, ein kartesisches Portalsystem oder andere Be- und Entladetechnologien handelt, unser Konstruktionsbüro arbeitet daran, ein komplettes, zuverlässiges und schlüsselfertiges Schleifsystem zu liefern, das die Produktivität der Anlage maximiert.»

Ergonomie, Layout und Sicherheit der Zugänge

Das Design der M100 definiert eine «einfach zu bedienende» Maschine mit optimierten Abmessungen. Der Schaltschrank ist parallel an einer Seite positioniert und gewährleistet so einen sicheren Zugang von allen vier Seiten. Sie hat ein schwenkbares Pult im Arbeitsbereich, komplett mit allen bereits bei den Schleifmaschinen der APG-Reihe von Ghiringhelli getesteten Funktionen.

Um dem Bediener die Arbeit zu erleichtern, wurden die Maschinenausrüstungen überarbeitet, um die Rüstzeiten zu beschleunigen; der Arbeitsbereich verfügt zudem über eine verbesserte LED-Innenbeleuchtung. Die Betriebssicherheit basiert auf einem proprietären elektronischen RFID-Schlüsselidentifikationssystem, das als «Zugriffsebenen-Stratifizierung» definiert ist.

Durch Einstecken des persönlichen Schlüssels werden je nach Qualifikation des Bedieners bestimmte Funktionen freigeschaltet: Stufe 1 autorisiert den automatischen Zyklus, Stufe 2 den manuellen Zyklus, Stufe 3 die Einstellung der Maschinenparameter und Stufe 4 garantiert den vollständigen Zugriff auf die Programmierung. Dieser Filter verhindert Fehlbedienungen und sperrt die Nutzung durch nicht autorisiertes Personal.

«Bei dem Entwurf einer Werkzeugmaschine», so Patrizia Ghiringhelli, «darf der Schutz des Anwenders nicht ausser Acht gelassen werden. Für uns ist die Sicherheit kein Zusatz, sondern eine integrierte Konstruktionsanforderung. Das mehrstufige Zugangssystem beispielsweise geht über die reine Unfallverhütung hinaus: Es wurde entwickelt, um das Know-how des Unternehmens zu schützen und die Kompetenzen der Mitarbeiter zu fördern. Indem wir jedem Bediener die für seine Aufgabe richtige Kontrollstufe zuweisen, gewährleisten wir, dass die Interaktion mit der Maschine immer sicher, bewusst und ohne Betriebsrisiken erfolgt. Eine sichere Maschine ist eine Maschine, die Vertrauen schafft und damit zu höherer Produktivität führt.»

IO-Link-Digitalisierung und CNC Sinumerik ONE

Die Maschine entspricht den Standards von Industrie 4.0 und implementiert das Kommunikationsprotokoll Siemens IO-Link (Standard IEC 61131-9). Dieses standardisierte «Punkt-zu-Punkt»-System ermöglicht den direkten Datenaustausch zwischen Sensoren, Aktoren und Zusatzgeräten, vereinfacht die Verkabelung und liefert wichtige Daten für die Fernüberwachung, Ferndiagnose und prädiktive Wartung.

Die native digitale CNC Siemens Sinumerik ONE ist mit einer optimierten Plattform in TIA-Portal-Umgebung ausgestattet und wird mit der SCL-Sprache programmiert. Die proprietäre HMI-Schnittstelle von Ghiringhelli integriert die Automatisierungssteuerung, die Profilbibliotheken und die Maschinen-Bedienungsanleitung in einer einzigen Umgebung. Die Systemsicherheit nutzt das Modul «Safety Integrated Plus», das eng mit der «Fail-Safe»-CPU der SPS-Steuerung Simatic S7-1500F zusammenarbeitet, die Betriebsfunktionen, Motion Control und Cybersicherheitsmassnahmen in einem einzigen Logikprogramm zentralisiert.

Produktionseffizienz und maximale Kundenanpassung

Die Software der M100 verfügt über automatische Funktionen zur Optimierung der Energieeffizienz. So automatisiert beispielsweise ein spezieller «Heizzyklus» das Erreichen der optimalen Temperatur zu Beginn der Produktionsschicht. Die «Standby»-Funktionen arbeiten auf zwei Arten: Die erste unterbricht die Produktion bei einem eventuellen Mangel an Stücken, wobei die Spindel in Betrieb bleibt, um das thermische Gleichgewicht zu halten; die zweite führt eine kalendergesteuerte Unterbrechung durch und blockiert auch die Spindel, um den Energieverbrauch auf ein Minimum zu reduzieren.

Die Schleifmaschine ist schliesslich durch eine grosse Auswahl an optionalen Vorrichtungen, darunter Zuführsysteme, Entlader, Auswerfer, Vor- und Postprozessmessgeräte (auch mit Lasertechnologie), Reiniger, Absaugvorrichtungen, Scheibenausgleicher und Kameras zur Kontrolle und Ausrichtung der Teile, weitgehend anpassbar.

«Unser tägliches Engagement», so Patrizia Ghiringhelli abschliessend, «richtet sich auf die Entwicklung integrierter Lösungen für das spitzenlose Schleifen, deren Flexibilität konkret den sich ändernden Bedürfnissen der Kunden entspricht. Die derzeitige Unsicherheit und Instabilität des Marktes hat für die Anwender die Suche nach rekonfigurierbaren Anlagen zur Priorität gemacht, die in der Lage sind, die Produktion unterschiedlicher Losgrössen, auch in kleinen Stückzahlen, zu unterstützen und stark individualisiert sind. Unsere Identität als «Problemlöser» wird in diesem Szenario gestärkt, und dort, wo die Individualisierung eine Voraussetzung und keine Option mehr ist, bestätigt sich Rettificatrici Ghiringhelli als idealer Industriepartner für die Bereitstellung der richtigen Lösung.»