Kooperation bei der Herstellung der renommierten K-Jet Wasserstrahlschneidanlagen mit präzisem 5-Achs-Schneidkopf

10. September 2018 — Der CNC-Spezialist NUM unterstützt einen der führenden Hersteller von Fertigungsanlagen in den USA bei der Entwicklung eines hochpräzisen 5-Achs-Fasenschneidkopfes für seine marktführende Wasserstrahlschneidanlage. Dieses innovative Engineering-Projekt ermöglicht es den Anwendern, mit extrem schnellen Abrasiv-Schneidgeschwindigkeiten ihre Produktivität bei der Herstellung von Präzisionsteilen weiter zu steigern.

Koike Aronson, Inc. ist ein führender Hersteller von modernen Schneid-/Schweissmaschinen und Positioniereinrichtungen. Das 1918 gegründete Unternehmen hat seinen Sitz in Arcade, NY, USA. Koike kann mit bis zu 100 Mitarbeitern in drei Schichten pro Tag fertigen und ist bekannt für seine Kompetenz in der Metallfertigung. Die Forschungs- und Entwicklungskompetenzen umfassen Maschinenbau-, Elektro- und Softwareingeneering mit mehr als 250 Mannjahren Konstruktions-, Prozess- und Technikerfahrung.

Das Koike Wasserstrahlschneidsystem der neuesten Generation, die K-Jet, wurde entwickelt, um verschiedene Materialien – darunter Stahl, Aluminium, Kunststoff und Glas – ohne Wärmeeinwirkung zu schneiden. Zur Auswahl stehen fünf Maschinenkonfigurationen mit Standard-Schneidbereichen bis zu 1‘829 x 3‘657 mm und drei KMT-Hochdruckpumpen mit einem Druck von bis zu 6‘000 bar, was sie zur weltweit schnellsten Wasserstrahlschneidanlage für den Geradeausschnitt macht.

Jede K-Jet Maschine verfügt über einen robusten, bodenmontierten Schneidetisch mit einer Tragfähigkeit von 610 kg/m2, was die Bearbeitung von 15.24 cm dickem Baustahl zulässt. Die Tische verfügen über eine hochbelastbare, präzisionsgefertigte Portalachse und Sätteln mit einem vollständig geschlossenen Luftdruckbalg und abgedeckten Linearführungen. Für ein effizientes Wassermanagement stehen optional eine grosse Auswahl an Ebbco-Wasseraufbereitungs- und geschlossenen Filtrationssystemen zur Verfügung.

Koike hat in Zusammenarbeit mit NUM einen innovativen und hochflexiblen 5-Achsen-CNC-Schneidkopf für seine Wasserstrahlschneidanlage K-Jet entwickelt. Der Schneidkopf, welcher mit bis zu 6‘000 bar arbeiten kann, wurde darauf getrimmt, ultraschnelle Bewegungen mit präzisen Positionierungen zu kombinieren.

Vor allem wegen der „offenen“ CNC-Architektur sowie der Bereitschaft, sich aktiv an gemeinsamen Entwicklungsprojekten zu beteiligen, hat sich Koike für eine Partnerschaft mit NUM entschieden. Koike Aronson Produktmanager Tim Joslin erklärt: „Die meisten CNC-Unternehmen produzieren proprietäre Hard- und Software, was die Integration von Drittprodukten erschwert. NUM, mit seiner offenen Architektur, ist eine bemerkenswerte Ausnahme von dieser Praxis. Das Flexium+ CNC-System des Unternehmens beispielsweise lässt sich problemlos an Standardsoftware wie IGEMS und SigmaNEST anbinden, und die Servoverstärker NUMDrive X sind voll kompatibel mit den speziellen Torquemotoren, die wir in unseren neuen Schneidkopf integrieren.“

Basierend auf der leistungsstarken Flexium+ 68 CNC-Plattform von NUM bietet der 5-Achsen-Schneidkopf von Koike eine beispiellos hohe Schneidleistung. Das Gesamtsystem bietet eine Genauigkeit von +/- 0.076 mm und eine Wiederholgenauigkeit von 0.025 mm.

Neben dem 5-Achsen-CNC-System mit Interpolations- und Synchronisationsmöglichkeiten auf allen fünf Achsen sowie einer 6. Achse liefert NUM vier 1.2 Nm Einkabelservomotoren der Baureihe SHX sowie einen kleineren Servomotor der Baureihe BPX für den IGEMS-Kopf, jeweils mit zugehörigem Servoantrieb NUMDrive X. Ausserdem liefert das Unternehmen die SPS-Hardware mit 16 Ein- und Ausgängen und einem EtherCAT-Gateway sowie einen grossen 19-Zoll-Touchscreen für das HMI (Human Machine Interface) der Schneidmaschine.

Die von NUM gelieferte CNC-Software beinhaltet spezifische Wasserstrahlschneidfunktionen. Die Flexium CAM Formenbibliothek enthält eine Vielzahl von vordefinierten Schnittformen, die es dem Maschinenbediener ermöglichen, schnell die gewünschte Form aus der Bibliothek auszuwählen, Massangaben zu machen und den Bewegungsablauf zu erstellen – all dies ohne Kenntnis der ISO-Programmierung. Materialarten und Schnittarten können dann zur Optimierung der Schnittgeschwindigkeit des Wasserstrahls integriert werden. Die einzelnen Teile können sogar mit Hilfe des maschineninternen Nestings verschachtelt werden.

Die Firmware im CNC-System von NUM enthält mehrere optimierte Wasserstrahlschneidfunktionen, von denen eine für die Aufrechterhaltung der Genauigkeit beim Hochgeschwindigkeitsschneiden entscheidend ist. Steven Schilling, General Manager der NUM Corporation in Naperville, Illinois, erklärt: „Unsere Firmware verfügt über eine eingebaute lineare Vorschubinterpolation, mit der man während der Bewegung stufenlos von einer Geschwindigkeit zur anderen fahren kann. Dies führt zu einer besseren Schnittqualität, da das Material über den gesamten Querschnitt vollständig durchtrennt wird – ein besonders wichtiger Aspekt bei den extrem hohen Schnittgeschwindigkeiten des neuen 5-Achs-Kopfes von Koike in Verbindung mit der Düsenlagekorrektur von NUM.“

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