Für den russischen Flugmotorenhersteller Permskij Motorny’j Zavod (PMZ) beginnt ein neues Zeitalter in der Fertigung. Um Perfektion und Ausfallsicherheit der Triebwerke zu gewährleisten, werden höchste Genauigkeit, komplexe Geometrien und futuristische Materialen verlangt. Mit dem Einsatz einer Komplettbearbeitungsmaschine erzielt PMZ nun 75 % Zeitersparnis in der Fertigung.

Die Mission des Permer Werks – ständige Erhöhung der Qualität und die Aufrechterhaltung der Konkurrenzfähigkeit - hat PMZ zur Suche neuer Technologien in der Wellenfertigung gezwungen. In einem langen Evaluierungs- und  Auswahlprozess konnte sich der österreichische Hersteller WFL aufgrund der ausgereiften Technologie gegen den internationalen Wettbewerb durchsetzen. Juri Nossov, Projektleiter von PMZ, und sein Team entschieden sich für die Komplettbearbeitungsmaschine WFL M65 MILLTURN mit einer Spitzenweite von 4.500 mm.

Die mit den Spezialisten von WFL ausgearbeitete Technologie erlaubt nun die Triebwerkswellen in einem Arbeitsgang herzustellen. Das Drehen der Außen- und Innenkonturen, Fräsen im Flanschbereich, Tieflochbohrungen, Spindeln von präzisen Flanschflächen, Abwälzfräsen von Außenverzahnungen, Stossen der Innenverzahnungen, Herstellen der Innenkonturen durch CNC-gesteuertes Aussteuerwerkzeug erfolgt nun in einer einzigen Maschine. Um die geforderten hohen Genauigkeiten prozesssicher im Automatikbetrieb zu erreichen, wird durch die integrierte Werkstückvermessung der Fertigungsablauf kontrolliert und gegebenenfalls automatisch korrigiert. Ein spezieller Messzyklus soll die präzise Winkellage der Bearbeitungen zwischen den beiden Einspannungen gewährleisten.

Bisher wurden die Triebwerkswellen mittels aufgelöster Fertigung produziert  - auf 18 verschiedenen Werkzeugmaschinen, die nur teilweise mit einer CNC Steuerung ausgerüstet waren. Die vielen Einspannungen hatten einen negativen Einfluss auf die Qualität.
Die Aussen- und Innendurchmesser konnten nicht in einer Aufspannung bearbeitet werden. Daraus resultierende Abweichungen in der Wandstärke riefen beim Betrieb der Triebwerke Unwucht und Vibrationen hervor.
Die Durchlaufzeit betrug aufgrund der hohen Rüst-, Zwischenlager- und Transportzeiten 3 bis 3,5 Monate. „Ziel von PMZ war, diese bei erhöhter Flexibilität und Qualität deutlich zu reduzieren. Dies zwang uns nach neuen technologischen Lösungen zu suchen“, so Juri Nossov.

Die von PMZ und WFL ausgearbeitete Technologie der WFL M65 MILLTURN brachte bedeutende Verbesserungen in der Prozesskette der Wellenfertigung (siehe Kastentext).

Das Werkzeugmagazin mit 72 Plätzen und das Werkzeugsystem „Capto C8“ können alle für die Wellenbearbeitung notwendigen Werkzeuge und Messtaster aufnehmen. Wenn verschlissene Werkzeuge ausgewechselt oder andere nachgerüstet werden müssen, erfolgt dies in einem Hauptzeitparallelen Rüstvorgang.

Für lange und schwere Werkzeuge ist die Maschine mit einem Pick-Up Magazin ausgerüstet. Aus diesem werden Bohrstangen und Sonderwerkzeuge automatisch auf eine zusätzliche Prismenaufnahme gewechselt.
Eines dieser Sonderwerkzeuge ist ein CNC-Aussteuerwerkzeug für die Herstellung der innenliegenden Bottleboring-Konturen. Die Aussteuerbewegung der Werkzeugschneiden wird mittels Rotation der Frässpindel durchgeführt. In Kombination mit einem speziellen Softwarezyklus können damit sämtliche Innenkonturen hergestellt werden.

„Um die Programme für die 7 verschiedenen Wellentypen (von denen es bis zu 4 Varianten gibt) effizient erstellen zu können, wurde auf Basis von Unigraphics von den PMZ-Programmierern ein eigener Postprozessor entwickelt“ betont Juri Nossov mit Stolz auf sein Team.
„Nach eineinhalb Jahren im Zweischichtbetrieb blicken wir auf eine nahezu 100%ige Verfügbarkeit zurück. Der WFL-Service besitzt in Russland einen sehr guten Ruf. Aufgrund der guten Performance der Maschine mussten wir diesen jedoch noch nicht beanspruchen. Das veranlasste uns zwei weitere Maschinen mit einer Spitzenweite von 1000 mm bei WFL zu bestellen. Diese sind für die Herstellung von dünnwandigen Turbinenscheiben aus Inconel und Titan bestimmt.“ ergänzt abschließend Hr. Nossov

Wirtschaftliche Vorteile
Amortisation der Maschine in 3 Jahren
Reduzierung der Bearbeitungszeit um 129 Stunden auf nun 42 (entspricht 75 %!)
Einsparung von 18 verschiedenen Werkzeugmaschinen und 320 m² Produktionsfläche.
Keine Zwischenlagerung der Werkstücke (für eine Turbinenwelle gab es bisher 43 Operationen)
Erhebliche Reduktion des Rüstaufwandes
Entfall der teuren Einspannvorrichtungen (pro Turbinenwelle waren 17 Einspannvorrichtungen und Führungsschablonen notwendig)
Vermeidung von Organisationsfehlern durch einfachere Prozessplanung

Qualitative Vorteile
0,1 mm Toleranz in der Wandstärke auf die gesamte Bearbeitungslänge (1300 mm)
Exakte Winkellage zwischen den einzelnen Bohr- und Fräsoperationen
Kontinuierliche und reproduzierbare Qualität durch WFL Inprozessmessung
Hohe Oberflächengüte und präzise Durchmesser ersparen nachträgliche Schleifoperationen

Fact Box Permskij Motorsny Zavod:
Die Firma „Werk 19“ wurde 1934 in Perm auf Beschluss der Regierung der UdSSR gegründet. Die Haupttätigkeit des Werks war seit der Gründungszeit die Produktion von Flugzeugmotoren. Anfänglich wurden sogenannte „Reitmotoren“ in der Stadt am Ural produziert. Mit der Produkterweiterung der Flugzeugantriebe auf die Ilyushin und Tupolev wurden im November 1997 die neuen Statutendokumente unterschrieben und die Firma in Permskij Motorny’j Zavod (PMZ), Perm Engine Company umbenannt.
Zum heutigen Tage werden von den ca. 8.000 Mitarbeitern am einzigen Produktionsstandort Perm die Motoren „Solowjev PS-90A“ und seine Varianten gefertigt. Auf Basis dieses Antriebes werden auch gasbetriebene Generatoren im stationären und verfahrbaren Bereich und sogenannte Gaspumpstationen ausgestattet.