Der Feinschliff in der Fertigung

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Maschinenbau Von  Maxime Mader veröffentlicht am  02/06/2021
Der Feinschliff in der Fertigung
Kapp Niles am Standort in Coburg: Seit Anbeginn beschäftigt sich die Firma Niles mit der Entwicklung von Zahnradbearbeitungsmaschinen und konnte sich dahingehend einen enormen Know-how-Vorsprung verschaffen.

Das Traditionsunternehmen Kapp Niles existiert bereits über 120 Jahre. Seit Anbeginn beschäftigte sich die Firma Niles mit der Entwicklung von Zahnradbearbeitungsmaschinen und konnte sich dahingehend einen enormen Know-how-Vorsprung verschaffen. 1953 gründete Bernhard Kapp das Unternehmen „Kapp & Co.“ Die beiden Unternehmen wuchsen 1997 zu einer Unternehmensgruppe zusammen.

Bereits 1980 wurde das Portfolio mit der Produktion von Schleifwerkzeugen erweitert und seit 2017 beinhaltet das Leistungsspektrum auch eigene Verzahnungsmessmaschinen. Bald wird das Unternehmen in dritter Generation von den Söhnen Michael und Matthias Kapp geführt. Kapp Niles agiert mit seinen neun Produktionsstandorten weltweit und beschäftigt knapp 1.000 Mitarbeiter in der Gruppe.International agierend
Die typischen Anwendungen von Kapp Niles findet man vor allem in der Automobil- und Luftfahrtindustrie wieder. Die größeren Schleifmaschinen werden unter anderem in die Bereiche Mining, Windenergie und Bahn geliefert. Europa und Asien stellen die Hauptmärkte dar. Die Hauptprodukte sind Wälzschleifmaschinen, Profilschleifmaschinen, Verzahnungsmessmaschinen sowie Schleif- und Abrichtwerkzeuge. Dabei können Werkstücke mit Durchmessern von 8 – 8.000 mm und Längen bis 2.200 mm geschliffen werden. Sondermaschinen, auf welchen vor allem hochgenaue Luftfahrtteile und Schraubenrotoren bearbeitet werden, stellen ein großes Marktsegment dar. Diese Feinheiten machen Kapp Niles und deren Maschinen aus und gelten als deren Alleinstellungsmerkmal.

Ein kleiner Auszug von verschiedenen
Komponenten, welche auf den
MILLTURNs produziert werden.

Das Gesamtpaket macht‘s möglich
„Höchste Genauigkeit und beste Oberflächengüte spielen bei Kapp Niles die Hauptrolle und stellen die wichtigsten Anforderungsmerkmale an unsere Maschinen dar“, so Michael Kapp, Produktionsleiter der Unternehmensgruppe. Bei Verzahnungen spielt Festigkeit eine große Rolle. Nach vorgenommener Härtung der Werkstücke können diese in den Kapp Niles Maschinen geschliffen werden. Reproduzierbarkeit ist dabei ein sehr wichtiges Thema. Kapp Niles ist ein Systemlieferant und bietet nicht nur Schleifmaschinen, sondern auch die dazugehörigen Werkzeuge, Technologieberatung und Messmaschinen an, um den Kunden optimalen Mehrwert zu bieten.
Service nimmt einen hohen Stellenwert ein: so deckt Kapp Niles von der Überholung von Maschinen, der Instandhaltung und den herkömmlichen Serviceleistungen alles ab, um den Kundennutzen zu erhöhen. Das Credo bei Kapp Niles lautet: Die erste Maschine verkauft der Vertrieb, die zweite der Service. Der Bereich Digitalisierung wird immer wichtiger: In der neuen Generation der Schleifmaschinen wurde eine neue Bedienoberfläche (KN grind) mit bester Usability integriert. Die Maschinen können sich untereinander vernetzen und verfügen über eine Kopplung (Closed Loop) zur Messmaschine, die direkt Korrekturanweisungen übermittelt.
Am Standort in Coburg arbeiten rund 450 Mitarbeiter. Davon sind rund 60 Mitarbeiter in der Fertigung im 2-Schichtbetrieb tätig. Ein Teil der Fertigung am Standort Coburg wurde 2014 in ein neues großes Gebäude verlagert, wo zwei MILLTURN Komplettbearbeitungszentren ihr Zuhause fanden. Die Rede ist genauer gesagt von zwei M40-G MILLTURN Komplettbearbeitungszentren mit Bearbeitungslängen bis max. 2.000 mm.

Aktuell werden hunderte verschiedene
Komponenten, welche in den Kapp Niles
Schleifmaschinen verbaut werden, auf
den beiden MILLTURNs gefertigt.

Komplettbearbeitung auf dem Vormarsch
Das Maschinenkonzept der Komplettbearbeitung ist für Kapp Niles nicht neu. Vor ca. 15 Jahren hielt dieses Konzept bereits Einzug und hatte seither großen Einfluss auf die gesamte Fertigung, so Sascha Forkel, Leiter der Kubischen Bearbeitung. Damals schon wurden die Vorteile der Komplettbearbeitung erkannt und in zwei Dreh-Bohr-Fräszentren investiert. Diese langjährige Erfahrung spielte einen entscheidenden Faktor bei der Ersatzinvestition. Es musste wieder eine Gegenspindelmaschine mit Revolver her. Basierend auf einer Marktanalyse und einer detaillierten Prüfung möglicher Lieferanten fiel die Wahl letztlich auf WFL. „Wir nahmen die Maschinen, welche für uns qualitativ den besten Eindruck machten, und das waren die MILLTURNs von WFL“, so Michael Kapp, Produktionsleiter bei Kapp Niles.
Mit den Maschinen, welche Kapp Niles damals im Einsatz hatte, stieß man bei einigen Bearbeitungen an die Grenzen. Bei den MILLTURNs von WFL kann das Leistungspotential der Werkzeuge nun voll ausgeschöpft werden, Reserven inklusive. Aktuell wird auf den Maschinen auch hartgedreht und das in der gewünschten Qualität.

Das Projektteam vor der M40-G MILLTURN: von links nach rechts:
Bruno Reisbeck, Andreas Lehner, regionaler Verkaufsmanager Deutschland bei WFL,
Sebastian Morgenroth, Programmierer bei Kapp Niles, Sascha Forkel,
Leiter Kubische Bearbeitung Kapp Niles, Michael Kapp, Produktionsleiter
bei Kapp Niles, Christian Brückner, Bediener bei Kapp Niles.

Stabilität, Qualität und Zuverlässigkeit überzeugen
„Wichtig beim Kauf der Maschinen waren obendrein die Steigerung der Produktivität, die Stabilität, Genauigkeit, Zuverlässigkeit und die Steigerung der Verfügbarkeit. „Wir gehen davon aus, dass wir die Maschinen viel länger als 10 Jahre im Einsatz haben werden“, so Sascha Forkel. Das Schrägbettkonzept und der Kreuzschlittenaufbau der MILLTURNs von WFL sichern langfristige Stabilität und Genauigkeit. Eine Besonderheit am Markt ist vor allem die mechanische Dreh-Bohr-Fräseinheit mit einzigartiger Performance und minimaler Störkontur. Dieser Aufbau erlaubt es kurze Werkzeuge einzusetzen und somit höchste Genauigkeit bei maximalem Spanabtrag zu erreichen.
Einen weiteren ausschlaggebenden Punkt für den Kauf der Maschinen spielte auch der Service. Damals hatten wir uns umgehört und sehr gute Referenzen zu WFL erhalten. „Die längere Lebensdauer einer MILLTURN im Vergleich zu anderen Komplettbearbeitungszentren war auf jeden Fall eines der Argumente, das für den Kauf sprach“, fährt Sascha Forkel fort.
Auf den beiden MILLTURNs werden aktuell verschiedenste Komponenten für die Kapp Niles Schleifmaschinen produziert, so zum Beispiel Spindeln, Werkzeuggrundkörper, Lagergehäuse und weitere Maschinenbauteile. Das Hartdrehen, welches in der Vergangenheit auf den bestehenden Maschinen nicht in der geforderten Toleranz möglich war, lässt sich nun prozesssicher umsetzen. „Bei den Bearbeitungen als auch bei den Werkzeugen gibt es noch sehr viel Luft nach oben“, so Michael Kapp.
Angefangen von kaufmännischen, technischen bis hin zu softwarerelevanten Themen während der Auftragsabwicklung, liefen alle Fäden bei einem kompetenten WFL Projektmanager zusammen. Damit konnten innerhalb kürzester Zeit sämtliche Anliegen und Themen professionell erledigt werden, freut sich Sascha Forkel.
„Die MILLTURNs von WFL sind die neuesten Maschinen bei Kapp Niles und sollen auch die ersten sein, die automatisiert werden. „Wir haben hier ein gutes Gefühl, wenn wir diese in naher Zukunft nachrüsten, da wir erstens alles aus einer Hand bekommen und zweitens man einfach weiß, dass es am Ende funktioniert“, schließt Sascha Forkel.

Herzstück der Maschine bildet die
Dreh-Bohr-Fräseinheit mit X-, Y- und BAchse; diese leistet bis zu 33 kW und
reicht bis zu 214 Nm Drehmoment.

Kompromisslos effizient
Auf den beiden Bearbeitungszentren M40-G MILLTURNs werden verschiedene Teile für die Kapp Niles Schleifmaschinen produziert, darunter verschiedenste Flansch- und Wellenteile. Besonders rotationssymmetrische Werkstücke werden darauf verarbeitet. „Viele Komponenten unserer Maschinen werden auf der MILLTURN bearbeitet“, so Michael Kapp. Mit den MILLTURNs konnten auch bereits Bearbeitungszeiten optimiert werden, da die Maschinen leistungsfähiger sind und vor allem stabiler. Aktuell werden sämtliche Programme umgeschrieben und auf den MILLTURNs eingespielt. In späterer Folge erhofft man sich hier noch einen größeren Effekt in Punkto effizienteres Fertigen zu erzielen.
Im Hause Kapp Niles werden die Programme extern mittels CAD (Siemens NX) erstellt. Bevor das Programm an die Maschine übermittelt wird, werden sämtliche Abläufe dokumentiert und simuliert. Zwei Mitarbeiter sind aktuell für die Programmierung verschiedenster Werkstücke an den beiden MILLTURNs verantwortlich.

Die Details im Fokus
Die Bearbeitungslängen und -durchmesser an den beiden M40-G MILLTURNs werden komplett ausgenutzt. Das Portfolio der Werkstücke reicht von Kaffeetassengröße bis zum maximalen Drehdurchmesser von 520 mm, erläutert Sascha Forkel. Herzstück der Maschine bildet die Dreh-Bohr-Fräseinheit mit X-, Y- und B-Achse; diese leistet bis zu 33 kW und reicht bis zu 214 Nm Drehmoment. „Die Ausführung der Frässpindel mit 12.000 Umdrehungen pro Minute ermöglicht obendrein den effizienten Einsatz sehr kleiner Werkzeuge und erfüllt die Anforderungen von Kapp Niles“, bringt es Bruno Reisbeck, Regionaler Verkaufsmanager WFL, auf den Punkt. Die linke Drehspindel wurde bewusst für schwerste Zerspanungsaufgaben ausgelegt und sorgt mit 54 kW und 2.000 Nm für entsprechende Produktivität beim Drehen. Die rechte Drehspindel wurde mit einem hochdynamischen integrierten Spindelmotor mit maximal 33 kW und 550 Nm bestückt. Um bei sehr harten und schwer zerspanbaren Werkstoffen eine entsprechende Zerspanungsleistung, Werkzeuglebensdauer und Prozessstabilität zu garantieren, verfügen die Maschinen über 150 bar Kühlmittelpumpen. Diese sorgen für guten Spanbruch und eine optimale Kühlung der Schneide und somit für eine erhöhte Lebensdauer der Werkzeuge. Am unteren Schlittensystem verrichtet ein 2×12-fach Scheibenrevolver mit angetriebenen Werkzeugen verlässlich seinen Dienst. Oberes und unteres System können jeweils auf beiden Spindeln oder auf einer Spindel simultan eingesetzt werden. Entscheidend für die Produktivität ist der große Umlauf über dem Revolver von 350 mm, wodurch auch sehr große Teile auf die Gegenspindel automatisch übergeben werden können. Relativ schnell fiel damals die Entscheidung aufgrund der enormen Vielseitigkeit und Optionen in der Maschine auf die Variante M40 mit Gegenspindel.

Digitalisierung hält Einzug
Datenprotokollierung wird ein immer wichtigeres Thema. Ein hoher Grad an Vernetzungsmöglichkeiten ist wichtig: Durch den hohen Grad an generierten Prozessdaten als auch der Verfügbarkeit von Daten der Maschinenzustände, sind die Maschinen bestens für die Zukunft gerüstet. Die Prozessüberwachung iControl garantiert sehr prozesssichere Abläufe, was eine entscheidende Voraussetzung für zukünftige Automatisierungslösungen darstellt.
Selbst für die Automatisierungslösungen verfügt WFL über ein umfangreiches Spektrum an Lösungen aus dem eigenen Haus. Für zukünftige Erfolge ist somit der Grundstein schon gelegt.

Michael Kapp, Produktionsleiter
bei Kapp Niles.

Sascha Forkel, Leiter Kubische
Bearbeitung Kapp Niles.

WFL MILLTURN TECHNOLOGIES GMBH & CO http://www.wfl.at
Der Feinschliff in der Fertigung
Maxime Mader

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