Compleet andere mindset in CNC-technologie

Ter Hoek Vonkerosie ontdekt de voordelen én de snelheid van Beijing Jingdiao

De Chinese industrie ontdoet zich in hoog tempo van het Action imago. In een groeiend aantal sectoren worden Chinese producten een geduchte concurrent voor hoogwaardige Westerse producten. Ook in de werktuigmachinebouw tekent zich deze ontwikkeling af. Beijing Jingdiao is één van de Chinese machinebouwers die de West-Europese en Japanse concurrentie naar de kroon steekt. Na de Verenigde Staten probeert het met hoogwaardige CNC-bewerkingscentra nu voet aan de grond te krijgen in Europa.

Jingdiao levert geen machine, maar een compleet freesconcept. Dat maakt qua nauwkeurigheid het verschil

Precisieverspaner Ter Hoek Vonkerosie heeft altijd opengestaan voor nieuwe technologie, Gerrit ter Hoek en zijn team hebben het draad- en zinkvonken enkele jaren geleden al uitgebreid met microlaser snijden (Laser Microjet, waarbij de laserstraal door een waterzuil gaat). Zes jaar geleden heeft hij geïnvesteerd in PECM (Precision Electro Chemical Machining), de technologie van PemTec om met een gereedschap en een elektrische lading seriematig precisie delen te maken, zonder warmteoverdracht naar het werkstuk. Deze PECM technologie is nu aanleiding om te investeren in CNC-freesmachines. “De high end elektrodes maken we zelf op onze machines. Maar deze zitten in een stalen gereedschap, net als een spuitgietmatrijs”, legt Gerrit ter Hoek uit. Dat is typisch freeswerk, wel heel nauwkeurig, zeker als het om pasgaten gaat. Om doorlooptijd te winnen, wil hij die in eigen huis gaan maken. Gerrit, tegenwoordig technisch directeur, en zoon Willem Jan, algemeen directeur, hebben hiervoor een 3-assig precisie bewerkingscentrum van de Chinese fabrikant Beijing Jingdiao gekocht. De eerste machine van het Chinese merk in de Benelux; een van de eerste zelfs in West-Europa.

Elzo Meulman kan via SurfMill aangeven dat de machine elke afwijking op het contour van het gereedschap mee moet nemen inhet freesproces. Dit wordt door de machine automatisch in proces gedaan, indien gewenst zelfs per graad.

Chinees precisie bewerkingscentrum

Bijzonder aan de machines van Beijing Jingdiao is dat er een eigen CNC-besturing/processor op zit én de machine geleverd wordt met het eigen SurfMill CAM-programma, inclusief de postprocessor. Elzo Meulman, gereedschapmaker bij Ter Hoek Vonkerosie, geeft toe de eerste dagen na het ondertekenen van het arbeidscontract bij het Rijssense precisiebedrijf wel eens getwijfeld te hebben vanwege de Chinese machine. “Waar ben ik aan begonnen, dacht ik”, lacht hij. “De unieke kans om hier eigen verantwoordelijkheid te nemen voor m’n eigen werk kon ik echter niet afslaan.” Inmiddels zijn hij en Gerrit ter Hoek overtuigd van de nauwkeurigheid, de stabiliteit én het bedieningsgemak van de Chinese machine. Elzo: “Ik had niet veel ervaring met CAM-programmeren. SurfMill is heel intuïtief te bedienen. Na amper een uur trainen programmeerde ik al de eerste lijnen. En je merkt dat de post en de machine zo goed op elkaar zijn afgestemd, dat je echt niet met een ander CAMprogramma wilt programmeren. Als de simulatie, die geïntegreerd is in de CAM goed is, durf ik het programma naar de machine te sturen en te gaan frezen.”

Hoge nauwkeurigheden

De Chinese machinebouwer is van huis uit een CAMontwikkelaar die later zelf machines is gaan bouwen om het maximale - vooral nauwkeurigheid - uit SurfMill te kunnen halen. Elzo Meulman loopt naar de machine en start de speciale gereedschapmeetcyclus op de machine op. Een 9-snijder van MH Ford in een krimphouder van MST wordt in de machine gemeten met een Blum laser meetsysteem. Per graad wordt de radius gemeten. Elzo Meulman kan vooraf in het CAMprogramma het gewenste freespunt aangeven, en de machine corrigeert via de op de achtergrond in de besturing zijnde postprocessor het programma met het gemeten contour van het gereedschap. SurfMill weet immers exact welk snijpunt op welke positie het materiaal in gaat. Dit is een wezenlijk verschil met andere CNC-machines, waarbij de offset ofwel in de lengterichting wordt bepaald, de diameter of de radius. “Andere machines werken met een gemiddelde van de meting, maar de radius is nooit gemiddeld”, zegt Elzo. Jingdiao minimaliseert hiermee de invloed van gereedschapslijtage op de nauwkeurigheid van de bewerking. Gerrit ter Hoek vat het zo samen: “Jingdiao levert geen machine, maar een compleet freesconcept. Dat maakt qua nauwkeurigheid het verschil. De fabrikant zit echt in het topsegment van de CNC-machines.”

In de machine meten en corrigeren

Qua geometrie zijn de onderdelen die Elzo Meulman voor de PECM-gereedschappen freest niet altijd super complex. De nauwkeurigheid en dan met name van pasgaten is wel extreem. Voor Gerrit ter Hoek is dat een van de redenen geweest voor de machine van Jingdiao te kiezen. Op een lengte van 600 mm positioneert de machine op 2 µm nauwkeurig. Een feature die bijdraagt aan de hoge nauwkeurigheid is In-Machine Measurement & Intelligent Modification (IMIM). Tijdens deze door Jingdiao ontwikkelde meetcyclus meet de machine met een Renishaw-taster in de opspanning het product, vergelijkt de data met het CAD-model en de gewenste maatvoering en tolerantie en corrigeert automatisch het NC-programma voor de laatste nabewerking. Gerrit ter Hoek: “We hebben het getest en het product nagemeten op onze Mitutoyo CMM. Dat leverde exact dezelfde waarde op. Het product komt dus goed van de machine af.” Deze meetcyclus kan men ook gebruiken om het product in de opspanning te meten en alle data samen te vatten in een meetrapport. De precisie verspaner verwacht dat meten op de machine de toekomst wordt omdat de Jingdiao machine

Voorbeeld van een automatisch gegenereerd meetrapportvan het werkstuk op de machine.

Binnen vijf weken interface 3R robot

Gerrit ter Hoek is nooit bang geweest zijn nek uit te steken. Maar als eerste in de Benelux een machine van een Chinese fabrikant kopen die hier volstrekt onbekend is, lijkt toch een beslissing van een andere orde. Of niet? “We steken samen met Mark Camps, de leverancier, onze nek uit omdat we vertrouwen in de fabrikant hebben”, antwoordt hij op deze vraag. De relatie tussen beiden bestaat al vele jaren. De ervaringen in de eerste maanden hebben het vertrouwen bevestigd. Toen Ter Hoek Vonkerosie afgelopen zomer onverwacht een System 3R Workpartner 1+ robotcel aan het bewerkingscentrum wilde koppelen, wisten de engineers in China binnen vijf weken een oplossing te bedenken die het team van Machinno, Machining Innovations, samen met een Chinese applicatie-engineer die tijdelijk in Nederland was, vervolgens heeft ingebouwd. Met één druk op de knop ontkoppelt Elzo Meulman de CNC-machine van de robotcel. Normaal moet je als je een robotcel uitzet een dummy stekker in de interface steken, anders kan de vonkmachine die aan de andere kant van de robot staat, niet werken. Met één knopdruk zet hij nu de PLC voor de robotinterface online of offline. De PLC vormt in feite een virtueel hekwerk. Gerrit: “De gevestigde merken zeggen zelf dat zij hier minstens zeven maanden mee bezig zouden zijn. Jingdiao doet het in vijf weken.” Elzo Meulman weet wel waardoor dit kan. “Ze hebben een totaal andere mindset dan wij in West-Europa.”

Stabiele constructie

Het 3-assige bewerkingscentrum dat Beijing Jingdiao bouwt, onderscheidt zich onder andere in de stabiliteit. De machine heeft een portaalbouwwijze. De Chinese fabrikant gebruikt Duitse geleidingen maar past deze zelf aan om ze stabieler aan het frame te bevestigen. In de X-as worden drie geleidingen toegepast. Beijing Jingdiao monteert de geleidingen aan de portaal. Door deze constructie blijven de geleidingsvoeten en dus de freeskop, altijd in dezelfde afstand tot de geleidingen. Dit gaat weliswaar ten koste van bewegingsruimte in de Z-richting, maar komt de stabiliteit ten goede. Deze stabiliteit zorgt onder andere voor extreem hoge oppervlaktekwaliteiten die Elzo Meulman op de machine freest. “De machine is niet minder geschikt voor het voorfrezen, je moet dan een andere strategie kiezen. Maar precisie en hardfrezen gaat echt heel goed.” Hij gebruikt daarvoor onder andere een 9 snijder van MH Ford, die geleverd wordt door plaatsgenoot Magistor, in de MST krimphouders geleverd door Machinno. Aan de andere kant freest hij ook met een frees van 0,3 mm doorsnede, 1,8 mm hoog. “Dat is 6,3 maal D, extreem.” In SurfMill programmeert hij freesbanen tot 0.1 µm voor de hoogste oppervlaktenauwkeurigheid.