1、High Performance Milling TechnologyCNC PortalfrsmaschineFZ 402 CNC Portalfrsmaschine FZ 40Der moderne Werkzeug-, For-men- und Modellbau stellt sehrhohe Anforderungen an die ein-gesetzten CNC-Frsmaschinen.Die zu bearbeitenden Werkstckesind gekennzeichnet durch groeAbmessungen, zunehmend kom-plexe Fre
2、iformflchen sowiehchste Ansprche an Ober-flchenqualitt und Genauigkeit.Identische Teile in Serie kommenselten vor, die Anzahl der Varian-ten nimmt stndig zu.Wie knnen nun derartige Herausforderungen bewltigtwerden?Die FZ 40 in Gantry-Bauweisewird diesen Ansprchen in per-fekter Weise gerecht: Groe Ve
3、rfahrwege. Gute Zugnglichkeit. Flexible Einsatzmglichkeiten. 5-seitige und 5-achsige Bearbeitung von Werkstcken. Schrupp- und Schlichtbear-beitung auf einer Maschine. Grtmgliche Dynamik. Hohe Stabilitt.Die FZ 40 stellt die derzeitigeSpitze des Portalfrsmaschinen-Programmes der F. ZimmermannGmbH dar
4、und setzt Mastbe inBezug auf Stabilitt, Zerspa-nungsleistung, Przision undWirtschaftlichkeit.Schruppen und Schlichten auf einer Maschine ein Widerspruch?Die Entwicklung der FZ 40 wurdevon dem Leitgedanken geprgt,eine Maschine zu bauen, die so-wohl zum Schruppen als auchzum Schlichten eingesetzt wer-
5、den kann. Dies erscheintzunchst widersprchlich,bentigt man zum Schruppenschlielich grtmgliche Stabi-litt und Steifigkeit Kriterien die eine schwere Maschine erfor-dern. Fr den Einsatz bei derwirtschaftlichen HSC-Schlicht-bearbeitung ist eine schwere Maschine jedoch un-erwnscht.Hier stehengeringe bew
6、eg-te Massen undeine hchstmg-liche Dynamik imVordergrund.Mit der Entwicklungder FZ 40 in Gantry-Bauweise ist es gelungen, extreme Steifigkeit mit hoherDynamik zu vereinen. Vorteile dieses Systems: Fertigbearbeitung des Werk-stcks auf einer Maschine. Hohe Wirtschaftlichkeit. Weniger Platzbedarf. Verk
7、rzung der Rstzeiten. Hhere Genauigkeiten, dakein Ausrichten des Werkstcksvor dem Schlichten erforderlich.Obenliegende Lngstrger mit Antriebs-systemen fr die X-Achse, Fhrungs- undMesssystemen.Lamellenabdeckung der Antriebssysteme.Ablagestation fr Frsspindeln.Frskopf mit 2 Rotationsachsen.Aufspanntisc
8、h.FZ 40Das Maschinenkonzept3Senkrechtschlitten mit Abdeckung. Enthlt Hauptantrieb der Schruppspindel, sowie die C-Achse derFrseinheit (s. Seite 6).Portal, beweglich in X-Richtung, enthlt Antriebssysteme fr die Y-Achse.Feststehende Stnder aus Grauguss.Schutzumhausung.4 CNC Portalfrsmaschine FZ 40Die
9、Voraussetzung fr Schrupp-und Schlichtbetrieb auf einer Maschine bildet das speziell entwickelte und einzigartigeSpindeltauschkonzept. der Schlichtspindel wird derHauptantrieb im Z-Schlitten ab-gekoppelt. Der gesamte Aus-tauschvorgang dauert nur weni-ge Minuten.Der Hauptantrieb der Schrupp-spindel si
10、tzt im Senkrechtschlit-ten und ist wie der gesamte Frs-kopf flssigkeitsgekhlt. DieKraftbertragung erfolgt durchein Kegelrad-/Stirnradgetriebe.Die Schruppspindel leistet 25 kWbei 100 % ED (optional 30 kW)und kann bis zu einer Drehzahlvon 8 000 U/min. betrieben werden. Die optionale Hochfre-quenzspind
11、el leistet 17 kW (100 % ED) und erreicht maximal23 600 U/min. Das Haltemomentin der A-Achse betrgt 4200 Nm (C-Achse 3200 Nm). Fr die schwere Schrupp-bearbeitung kann die A-Achse zustzlich mit einerHirth-Verzahnung in 5 Schritten geklemmt werden.Schlichtspindel zur HF-Bearbeitung.HF-Motor zur Schlich
12、tbearbeitung.Optimale Flexibilitt und grt-mgliche Auslastung der FZ 40werden damit erreicht.Zwei verschiedene Frsspindelnstehen zur Verfgung, die imPick-Up-Verfahren gegeneinanderausgetauscht werden knnen.Sie sind im Kartuschenprinzip inden Frskopf eingebaut. BeimSpindeltausch wird die Schrupp-spind
13、el in einer Ablagestationzwischen zwei Portalstndern abgelegt und halbautomatischgegen die Hochfrequenz-Motorspindel zum Schlichtenausgetauscht. Bei VerwendungFZ 40Senkrechtschlitten und FrskopfeinheitServomotor zur Positionierung des Frskopfes in der C-Achse.Spielfreie Przisionsgetriebe.Servomotor
14、und Getriebe zur Positionie-rung der Frsspindel in der A-Achse.Kegelrad-/Stirnradgetriebe zur Kraftber-tragung an die Schruppspindel.Kupplung zur Kraftbertragung an dieSchruppspindel.Schwenkgehuse zum wechselweisen Ein-satz von Schrupp- und Schlichtspindel.Senkrechtschlitten.Wellenkupplung Schruppsp
15、indelantrieb.Frskopf.Spindel-Ablagestation mit Schlichtspindel.Schruppspindel mit Kupplungzum Hauptantrieb.HSC-BearbeitungIn Verbindung mit der Hochfre-quenzspindel kann die FZ 40 zurwirtschaftlichen HSC-Bearbei-tung eingesetzt werden.HSC-Voraussetzungen: Stabiler, schwingungsdmp-fender Maschinengru
16、ndkrper. Schnelle, dynamische undschwingungssteife Achsantriebe. Hochfrequenzspindel mit HSKWerkzeugspannsystem. Hochgeschwindigkeitstaug-liches Werkzeug mit Aufnahme. Schnelle Maschinensteuerung. Arbeitsraum-Vollverkleidung.Die Vorteile der HSC-Bearbeitungauf der FZ 40 ergeben einen beachtlichen We
17、ttbewerbs-vorteil: Hohe Oberflchengte unddamit Minimierung von manuel-ler Nacharbeit. Niedrigere Zerspankrfte erhhen die Lebensdauer vonMaschine und Werkzeug Kaum Wrmeeinbringung indas Werkstck, Wrmeabtrans-port durch die Spne. Hohes Zeitspanvolumen. Verkrzung der Bearbeitungs-zeit. Verringerung der
18、 Herstell-kosten.5Hauptantrieb der Schruppspindel.C-Achse der Frseinheit.6 CNC Portalfrsmaschine FZ 40Die CNC-Portalfrsmaschine FZ 40 ist ein modular aufgebautesMaschinenkonzept, bei dem sichunterschiedliche Arbeitsbereiche,Steuerungen und Frskpfe mit-einander kombinieren lassen.AntriebsachsenDie FZ
19、 40 ist sowohl als 5-Achsen-oder optional als 3 + 1, 3-Achsen-Variante verfgbar:KonstruktionDurch die Sandwich-Bauweisemit sich abwechselnden Guss-und Schweibauteilen wird eineoptimale Schwingungsdmpfungerreicht. Portalstnder, Portal-schlitten sowie der Kreuzschlittensind Gusskonstruktionen, Lngs-tr
20、ger, Portal und Senkrecht-schlitten sind geschweite Stahl-bauteile mit grozgigdimensionierten Verrippungen.Durch die Verlagerung der An-triebs-, Fhrungs- und Messsyste-me nach oben, reduzieren sichdie bewegten Massen und es erhht sich die Steifigkeit. AlleFhrungs-, Antriebs- und Messsy-steme liegen
21、geschtzt auer-halb des Verschmutzungs- undSpnebereichs.Der fest mit dem Fundament ver-ankerte Aufspanntisch und das inX-Richtung fahrende Portal er-mglichen die Bearbeitung unab-hngig vom Werkstckgewicht.In aufwndigen FEM-Untersu-chungen wurde die Gesamtma-schine festigkeitsmig unter-sucht und optim
22、iert.Alle Linearachsen verfgen bervorgespannte Rollenumlauf-fhrungen der Baugre 55 in Xsowie 45 in Y und Z. Je Achsesind 6 (Y-Achse 8) Fhrungswa-gen eingebaut (X-Achse linksund rechts). Die Vorschubbewe-gung der Achsen erfolgt durchKugelgewindetriebe der Gre80/63.Die Maschine ist fr die Schrupp-zers
23、panung von Stahl und Gussausgelegt. Durch das Spindel-tauschkonzept ist die Maschinein Verbindung mit der Hochfre-quenzspindel optional beimSchlichten einsetzbar.CAGrundstzlich sind bei der FZ 40 drei Linearachsen (X, Y, Z) angetrieben.Bei der 5-Achsen-Maschine sind zustzlichzwei Rundachsen im Frsko
24、pf angetrieben(A, C).Die 3+1-Achsen-Maschine verfgt zustz-lich zu den drei Linearachsen ber eine automatisch positionierbare Stellachse.Die einfachste Variante der FZ 40 ist eine 3-Achsen-Ausfhrung mit starr eingebauter vertikaler Motorspindel (z. B. 50 kW/ 240 Nm).YZXDer Frskopf der 5-Achsen-Varian
25、te miteingesetzter Schruppspindel. Automatischer Werkzeugwechsler. Rollenumlauffhrungen und digitaleVorschub-Servoantriebe.FZ 40Technische BeschreibungA7Fundament/AufstellungZur Aufstellung der CNC-Portal-frsmaschine FZ 40 ist ein stabi-les Fundament erforderlich. DieBefestigung der Portalstnder so-
26、wie des Aufspanntisches erfolgtmit in das Fundament ein-gegossenen Fundamentankern. Erst in Verbindung mit dem Fundament sind grtmglicheStabilitt und Genauigkeit ge-whrleistet.Steuerungen und AntriebeDie Maschine ist in ihrer Grund-ausstattung mit digitalen Vor-schub-Servoantrieben von Sie-mens ausg
27、erstet. Grundstzlich knnen verschie-dene Steuerungsfabrikate und -typen mit der FZ 40 kombiniertwerden. Moderne Steuerungenbieten Funktionen wie LookAhead“, Ruckbegrenzung, Spline-Interpolation sowie 5-Achsbear-beitung. Optional stehen Einrich-tungen zum Messen undDigitalisieren zur Verfgung. Inder
28、Regel kommen bei der FZ 40Steuerungen von Siemens, Hei-denhain oder Fidia zum Einsatz,andere Fabrikate sind auf beson-deren Wunsch mglich.Die FZ 40 kann mit Steuerungen verschie-dener Typen und Fabrikate kombiniertwerden.8 CNC Portalfrsmaschine FZ 40 Standard OptionDie modulare Konzeption der FZ 40
29、erlaubt hoch spezialisierteSonderausfhrungen fr beson-dere Anwendungen. Mit speziali-sierten Maschinen knnen oftherausragend wirtschaftliche undeffiziente Produktionsverfahrenrealisiert werden. Die robuste und berlegen di-mensionierte Ausfhrung derStnder und Lngstrger der FZ 40 ermglicht die fr Sond
30、er-ausfhrungen oft notwendigegrozgige Dimensionierung.FZ 40 Tandem Zwei gleiche Portale. Einsparung einer Maschine. Gleichzeitige Bearbeitung mitzwei Frskpfen. Unabhngige Bearbeitungvon ein oder zwei Werkstcken. Geringer Platzbedarf. Bis zu ca. 50 % weniger Bear-beitungs- und Durchlaufzeit.FZ 40Ausr
31、stungsvarianten und OptionenFZ 40 Sonder-ausfhrungenAusrstungsvarianten 5 Achsen 3 + 1 AchsenKhlmitteleinrichtung Khleinheit fr Frskopf und HauptantriebSchaltschrankklimatisierung UmhausungWerkzeugwechsler 12-, 15-, 30-, 50- oder 120-fach SpnefrdererMinimalmengenschmierung MesstasterWerkzeugvermessu
32、ng DigitalisierenA-Achse als positionierbare Stellachse Schruppspindel Simultane A-Achse Simultane C-Achse Ablagestation fr Frsspindeln Hochfrequenzspindel SonderspannungSonderlackierung FZ 40 Duo Ein Portal, 2 Frskpfe. Einsparung einer Maschine. Gleichzeitige Bearbeitung mitzwei Frskpfen. Gleichzei
33、tige Bearbeitunggleicher od. symmetrischer Teile. Geringer Platzbedarf. Bis zu ca. 50 % weniger Bear-beitungs- und Durchlaufzeit.9Alle angegebenen Abmessungen sindBeispiele fr die FZ 40 in minimaler bzw.maximaler bisher konzipierter Dimensio-nierung. Abweichende Sondergrensind ebenfalls realisierbar
34、.BefestigungsschraubeAusrichtelementVergussmrtelFundamentankerFZ 40 von rechts mit ebenerdig eingelassenem Maschinenbett.Die Umhausung ist nicht farbig hinterlegt.FZ 40 von oben. Befestigung der Maschine im Fundament.FZ 40 von vorne. Die Befestigung der Maschine im Fundament istunten stehender Zeich
35、nung zu entnehmen.Khlmittel-CRbehlterCR(beidseitig)Sicherheits-CREinhausungCR(Liefer-CRumfang)TLXLBTLTBSpindel-AblagestationNetz-CRanschlussCR3 x 400 V CR50 HZWerkzeugwechsler 12 Pltze CR(50A (E) / 80A)0Service-CRklappeY TBZHFZ 40Aufstellplne und MaeAbmessungen min. max.X Arbeitsbereich X-Achse 3 00
36、0 mm 10 000 mmY Arbeitsbereich Y-Achse 2 000 mm 4 000 mmZ Arbeitsbereich Z-Achse 1 000 mm 2 000 mmL Gesamtlnge Maschine 6 800 mm 13 800 mmB Gesamtbreite Maschine 5 800 mm 7 800 mmH Gesamthhe Maschine 4 700 mm 6 700 mmTL Tischlnge 3 000 mm 10 000 mmTB Tischbreite 2 000 mm 4 000 mmTechnische Daten FZ
37、40ArbeitsbereicheX-Achse 3 000 10 000 mmY-Achse 2 000 4 000 mmZ-Achse 1 000 2 000 mmA-Achse 95C-Achse 200TischgreLnge 3 000 10 000 mmBreite 2 000 4 000 mmHhe 350 mmTischbelastung max. 30 000 kg/m2T-Nuten (lngs) 22H12Abstand T-Nuten 250 mmVorschubantriebeVorschub Linearachsen 020000 mm/min.Rotationsg
38、eschwindigkeit 50/sRundachsenBeschleunigung 2,5 m/s2LinearachsenGenauigkeiten Achse gem. VDI / DGQ 3441 Positionier- X P=30mgenauigkeit Y, Z P=20mWiederhol- X Ps = 15mgenauigkeit Y, Z Ps = 10mAuflsung A, C 0,0001MesssystemePositionier- A, C P=15“=0,0041genauigkeitWiederhol- A, C Ps = 10“ = 0,0027gen
39、auigkeitTechnische Daten FZ 40Frseinheit5-Achsen-VarianteSchruppspindel 25 kWLeistung S1 100 % ED 25 kW ab 1 000 U/min.Drehmoment S1 100 % ED 240 NmDrehzahl 8 000 U/min.Werkzeugaufnahme HSK 80 A/SK 50Schwenkachse- 330 mmSpindelnaseSchruppspindel 30 kWLeistung S1 100 % ED 30 kW ab 1 000 U/min.Drehmom
40、ent S1 100 % ED 286 NmDrehzahl 8 000 U/min.Werkzeugaufnahme HSK 80 A/SK 50Schwenkachse- 493 mm/330 mmSpindelnaseHochfrequenzspindelLeistung S1 100 % ED 17 kWab12000U/min.Drehmoment S1 100 % ED 13,7 NmDrehzahl 23 600 U/min.Werkzeugaufnahme HSK 50 ASchwenkachse- 493 mmSpindelnase3+1-Achsen-VarianteLei
41、stung S1 100 % ED 25 kWDrehmoment S1100%ED 40 NmDrehzahl 28 000 U/min.Werkzeugaufnahme HSK 63 F (HSK 50 A)Schwenkachse- 352 mmSpindelnaseWerkzeugspannung FederspannerWerkzeugabspannung hydraulischSpindelwechselzeit ca. 5 min.10 CNC Portalfrsmaschine FZ 40FZ 40Technische Daten11Drehmoment Md Leistung
42、 P1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 800050100150200240240 CRNm00 0510201525Md Nm P kWn min-125 kWDrehmoment Md Leistung P1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80005035100150200250286CRNm00286051020152530Md Nm P kWn min-130 kWDrehmoment Md Leistung P11800 23600005000 15000 200001613,7121086420171614121
43、08642Md Nm P kWn min-117 kW13,7 NmDrehmoment Md Leistung P6000 12000 18000 24000 28000102030405000 0510201525Md Nm P kWn min-125 kW40 NmFrskopf mitSchruppspindel25 kW5-AchsenFrskopf mitSchruppspindel30 kW, optional5-AchsenFrskopf mitSchlichtspindel17 kW5-AchsenFrskopf mitfest eingebau-ter Schlicht-s
44、pindel 25 kW3+1-AchsenVertikaleMotorspindel3-AchsenTechnische Daten auf AnfrageF. Zimmermann GmbHGoethestrae 23 27 D-73770 Denkendorf Telefon +49 (7 11) 93 49 35 - 0 Telefax +49 (7 11) 93 49 35 - 35infof- www.f-Zimmermann-Bok steht frCNC-Portalfrstechnik. Diese Spezialisierung und das hohe Innovatio
45、nstempo fhren zu dem technischen Vorsprung. Ein einzigartig breites und durcheine groe Anzahl von Maschi-nentypen fein abgestuftes Pro-gramm ermglicht die Auswahlder perfekten Maschine fr jedenangestrebten Einsatzbereich.StyrofoamMilling TechnologyHigh Performance Milling TechnologyFZ 50BK 4 32FZ 40FZ 37FZ 35FZ 32FZ 30FZ 20LMCFZ 20 SFZ 15 SApollo 1105.03
