Wanneer een draaibank plots kan multitasken
Een draaibank die een aantal jaar geleden speciaal op maat werd gemaakt voor een klant van Cadcamatic, het mechatronicabedrijf uit Torhout, kon enkel ronde stukken bewerken.
Maar wat als diezelfde machine plots ook kan frezen, graveren en zelfs QR-codes maken? Dat leek een uitdagende opdracht, maar Ruben Mees, student Elektromechanica – Automatisering aan Hogeschool VIVES, bewees tijdens zijn bachelorproef dat het wel kan. Met de toevoeging van een extra as, de C-as, en een Sinumerik NC-controller veranderde de draaibank in een veelzijdige multitasker.
Van simpel gat naar complexe contour
Traditioneel dient een draaibank vooral om ronde werkstukken te bewerken: draaien, slijpen of boren. Handig, maar beperkt.
“De klant van Cadcamatic wilde de bestaande machine laten uitbreiden zodat die ook complexere bewerkingen kon uitvoeren op het kopvlak van de as, zoals contouren frezen of gaten boren buiten het midden,” vertelt Ruben. “Met de bestaande machine kon dat gewoon niet.”
De C-as als gamechanger
De oplossing? De toevoeging van een C-as, waarbij de hoofdspil (de roterende klauwplaat die het werkstuk vasthoudt) wordt ingezet als een gecontroleerde rotatie-as. Samen met de X-as ontstaat zo een nieuw vlak: het XC-vlak.
Dat klinkt technisch, maar in praktijk betekent het dat de draaibank nu ook freesbewerkingen kan doen op het kopvlak van de as: vierkanten frezen, patronen boren, of zelfs tekst en QR-codes graveren.
Virtuele machine als proeftuin
Vooraleer een echte testopstelling gebouwd werd, zette Ruben zelf een virtuele machine op in de Sinumerik-software van Siemens. Dit deed hij door de 3D-versie van de bestaande machine in te laden. Met deze digitale tweeling kon hij de uitbreiding simuleren en testen.
Daarna ontwierp een ingenieur van Cadcamatic een prototype op basis van de bestaande machine. Zodra dit klaar was, kon Ruben ook dit model inladen en virtueel testen.
“Door het prototype eerst digitaal uit te proberen, kon ik fouten op voorhand opsporen en een groot deel van de inbedrijfname virtueel uitvoeren. In de industrie is dit heel handig omdat je zo tijd en materiaal bespaart, en dat kost veel geld.”
Van ontwerp tot prototype
Daarna volgde de praktijk. Bij Cadcamatic werd een mechanische opstelling gebouwd om de uitbreiding te testen. Siemens leverde de Sinumerik One-besturing en de bijhorende softwarelicenties, waardoor het prototype volledig kon worden aangestuurd en getest.
Zoals Ruben het zegt: “Alles mag wel werken in theorie en in simulaties, maar tot het in het echt werkt, werkt het niet.”
Hij nam zelf het grootste deel van het traject op zich, met af en toe hulp van collega’s: de voorstudie, het instellen van de virtuele machine, de keuze van de elektrische componenten, de bekabeling van de kast, de montage en het afstellen van de machine. Enkel het mechanisch ontwerp werd door een ingenieur gemaakt. Voor vragen over de controller kon hij rekenen op Siemens.
De eerste resultaten
De inspanningen werden beloond. De draaibank voerde succesvol bewerkingen uit die vroeger onmogelijk waren. Zo werden complexe contouren gefreesd en kon zelfs een QR-code worden gegraveerd.
“Het mooiste moment was toen de machine voor het eerst een leesbare QR-code graveerde. Dat bewees dat de uitbreiding geslaagd was. Als je dit kan, kan je alle mogelijke contouren maken. Zeker eens scannen, als je wil ontdekken wat volgens mij ‘het mooiste bedrijf van Vlaanderen’ is.”
Meerwaarde voor bedrijf én student
Het project leverde niet alleen een geslaagde bachelorproef op, maar ook tastbare kennis en ervaring.
“Cadcamatic was erg tevreden,” vertelt Ruben. “Ze hebben nu meer kennis over hoe ze een echte ombouw zouden aanpakken. Voor mij persoonlijk was het een enorme leerschool. Omdat ik een werkend prototype mocht bouwen en niet enkel simuleren, heb ik meer dan dubbel zoveel ervaring opgedaan.”
Oude onderdelen, nieuwe kansen
Voor het prototype werden zo weinig mogelijk nieuwe onderdelen aangekocht, met oog op zowel duurzaamheid als kosten. De basis van de elektrische kast en een van de drie servomotoren kwamen uit het lab van VIVES Brugge. Deze opstelling dateert al van 2008 en werd destijds gebruikt voor een bachelorproef. Zeventien jaar later werkte ze nog altijd perfect, zelfs in combinatie met de moderne Sinumerik-controller van Siemens.
De overige servomotoren kwamen van een afbraak bij Cadcamatic en waren ook al meer dan tien jaar oud. Zelfs een onderdeel uit de elektrische kast dat via via van de vuilnisbelt gered was, kon nog probleemloos ingezet worden.
“Ik wil bedrijven graag aansporen om, vooraleer werkende componenten weg te smijten, eerst eens contact op te nemen met een school. In labo’s of tijdens eindwerken kunnen studenten dat materiaal nog heel goed gebruiken. Zonder deze onderdelen had ik nooit een prototype kunnen maken en veel minder kunnen bijleren. Alles nieuw kopen voor een tijdelijke proefopstelling is ook niet ideaal.”
Conclusie
Met dit project bewees Ruben Mees dat een student niet alleen kan leren van een bedrijf, maar er ook echte meerwaarde kan creëren. Hij onderzocht en bewees succesvol hoe de op maat gemaakte machine van Cadcamatic uitgebreid kan worden om te voldoen aan de eisen van de klant.
Een sterk voorbeeld van hoe jong talent en bedrijfskennis elkaar kunnen versterken.
Bibliografie
ABB Drives. (2017). Technical guide no. 6 – Guide to harmonics with AC drives. Verkregen van https://library.e.abb.com/public/bc35ffb4386c4c039e3a8ec20cef89c5/Technical_guide_No_6_3AFE64292714_RevF_EN.pdf
Architect Naert. (2024). Cadcamatic Torhout - projectoverzicht. Verkregen van https://www.architectnaert.be/projects/cadcamatic-torhout/
Beckhoff. (z.d.). Inertia ratio. Verkregen van https://infosys.beckhoff.com/english.php?content=../content/1033/tc_motion_designer/2765030667.html&id=
BobCADCAM. (2020). Understanding polar vs longhand g-code for mill turn. Verkregen van https://www.youtube.com/watch?v=bQN6vORLdo4
Cadcamatic. (2018). Manual grinding machine. (Geraadpleegd op 1 februari 2025)
Cadcamatic. (2024). Cadcamatic - specialist in mechatronica, matrijzenbouw en automatisering. Verkregen van https://www.cadcamatic.be
CADEM Technologies Pvt Ltd. (2024). Positioning accuracy and repeatability in CNC turning – example. Verkregen van https://cadem.com/positioning-accuracy-and-repeatability-example (Geraadpleegd op 15 juni 2025)
CNC Cookbook. (2023). How to calculate cutting force when machining. Verkregen van https://www.cnccookbook.com/how-to-calculate-cutting-force-when-machining/ (Geraadpleegd op 28 april 2025)
EMC Directory. (2024). What is an EMI filter? Verkregen van https://www.emc-directory.com/community/what-is-an-emi-filter (Geraadpleegd op 7 april 2025)
ENCY. (2024). Polar interpolation - ENCY user manual. Verkregen van https://docs.encycam.com/ENCY/1/en/10083.html (Geraadpleegd op 25 februari 2025)
Gürocak, H. (2016). Industrial motion control: Motor selection, drives, controller tuning, applications. John Wiley & Sons, Ltd. Verkregen van https://www.wiley.com/en-us/Industrial+Motion+Control%3A+Motor+Selection%2C+Drives%2C+Controller+Tuning%2C+Applications-p-9781118350812 (Geraadpleegd op 6 mei 2025)
K., H., B., C., P., H., S., A. H., D., W. & L., B. (2018). Industriële productie (zesde druk). (Geraadpleegd op 19 februari 2025)
Lee, K.-H. (2017). Speed estimation and sensorless control of alternating current motors. Verkregen van https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B978012812138200009X (Geraadpleegd op 7 april 2025)
Meriaho, J. (2020). Sinumerik One - thinking motion control further. Verkregen van https://assets.new.siemens.com/siemens/assets/api/uuid:a746842e-8613-460b-9602-95295da53079/Sinumerik-One-slides-EN.pdf (Geraadpleegd op 1 februari 2025)
MISUMI. (2014). Single axis actuators catalog. Verkregen van https://uk.misumi-ec.com/files/images/products/docs/actuators.pdf (Geraadpleegd op 14 mei 2025)
MISUMI. (2019). Couplings – high rigidity & high precision disc clamping. Verkregen van https://us.misumi-ec.com/pdf/fa/2019/2019_US_1094_001.pdf (Geraadpleegd op 24 april 2025)
Mitsubishi Electric Corporation. (2008). 700/70 series programming manual (lathe system). Verkregen van https://www.mitsubishielectric.com/dl/fa/document/manual/cnc/ib1500057/ib1500057f.pdf (Geraadpleegd op 25 februari 2025)
Newport Corporation. (2024). Motion control theory terminology. Verkregen van https://www.newport.com/n/control-theory-terminology (Geraadpleegd op 25 februari 2025)
Nordin, M. & Gutman, P.-O. (2002). Controlling mechanical systems with backlash – a survey. Verkregen van https://www.researchgate.net/publication/222691222_Controlling_mechanical_systems_with_backlash_-_A_survey (Geraadpleegd op 13 mei 2025)
OmniTurn. (2019). OmniTurn operator and maintenance manual. Verkregen van http://www.omniturn.com/bin/plane_switching_01.html (Geraadpleegd op 20 december 2024)
Oriental Motor. (2009). EZS II series - motorized linear slides, general catalog 2009/2010. Verkregen van https://www.orientalmotor.com/products/pdfs/2009-2010/D/usa_limo_ezs2.pdf (Geraadpleegd op 24 april 2025)
PILZ GmbH & Co. KG. (2023). Operating manual PNOZ X3: Emergency-stop and safety-gate monitoring. Verkregen van https://www.pilz.com/download/open/PNOZ_X3_Operating_Manual_20547-EN-14.pdf (Geraadpleegd op 8 juni 2025)
RealPars. (2025). Motion control systems: Essential components and their roles. Verkregen van https://www.realpars.com/blog/motion-control-components (Geraadpleegd op 16 juni 2025)
Regus, M., Patalas, A., Łabudzki, R., Sarbinowski, F. & Talar, R. (2018). Studies of polygons accuracy shaped by various methods on universal CNC turning center. https://doi.org/10.1088/1757-899X/393/1/012097 (Geraadpleegd op 13 mei 2025)
Siemens AG. (2018). Sinumerik live - Turn-milling with C and Y axes. Verkregen van https://static.dc.siemens.com/cnc4you/tips-n-tricks/SINUMERIK-live/SINUMERIK_live_turn-milling_EN.pdf (Geraadpleegd op 5 maart 2025)
Siemens AG. (2020a). Sinamics - Low voltage engineering manual. Verkregen van https://support.industry.siemens.com/cs/document/83180185/engineering-manual-sinamics-g130-g150-s120-chassis-s120-cabinet-modules-s150?dti=0&lc=en-BE (Geraadpleegd op 24 februari 2025)
Siemens AG. (2020b). Sinamics S120 – Machine data parameters. Verkregen van https://www.industry-mobile-support.siemens-info.com/en/article/detail/109925892 (Geraadpleegd op 13 juni 2025)
Siemens AG. (2021a). 1FK7 G2 synchronous motors – Operating instructions. Verkregen van https://support.industry.siemens.com/cs/document/109743519/simotics-s-1fk7-g2-synchronous-motors?dti=0&lc=en-BE (Geraadpleegd op 10 juni 2025)
Siemens AG. (2021b). Sinumerik: Intelligent solutions for machine tools. Verkregen van https://www.siemens.com/global/en/products/automation/topic-areas/solutions-for-machine-tools/cnc4you/magazine.html (Geraadpleegd op 18 december 2024)
Siemens AG. (2022a). CNC4you magazine e-magazine, edition 2022-2. Verkregen van https://static.dc.siemens.com/cnc4you/magazines/e-magazines/2022-2/EN/index.html?ste_sid=77c45549de3e7e7805e47c2314c9981c (Geraadpleegd op 2 november 2024)
Siemens AG. (2022b). Simatic S7-1500T kinematics language (LKinLang). Verkregen van https://support.industry.siemens.com/cs/document/109767009/simatic-s7-1500t-kinematics-language?dti=0&lc=en-BE (Geraadpleegd op 14 mei 2025)
Siemens AG. (2022c). Sinumerik: Intelligent solutions for machine tools. Verkregen van https://www.siemens.com/global/en/products/automation/topic-areas/solutions-for-machine-tools/cnc4you/magazine.html (Geraadpleegd op 18 december 2024)
Siemens AG. (2023a). NCU 1740 equipment manual. Verkregen van https://support.industry.siemens.com/cs/document/109977460/sinumerik-one-ncu-1740?dti=0&lc=en-BE (Geraadpleegd op 28 oktober 2024)
Siemens AG. (2023b). PPU 1740 equipment manual. Verkregen van https://support.industry.siemens.com/cs/document/109823074/sinumerik-one-ppu-1740?lc=en-be (Geraadpleegd op 28 oktober 2024)
Siemens AG. (2023c). S7-1500T kinematics functions V8.0 as of STEP 7 V19. Verkregen van https://support.industry.siemens.com/cs/document/109817886/simatic-s7-1500-s7-1500t-kinematics-functions-v8-0-as-of-step-7-v19?dti=0&lc=en-BE (Geraadpleegd op 13 oktober 2024)
Siemens AG. (2023d). Sinamics S120 booksize power units - Equipment manual. Verkregen van https://support.industry.siemens.com/cs/document/109978082/sinamics-s120-booksize-power-units?dti=0&lc=en-BE (Geraadpleegd op 3 april 2025)
Siemens AG. (2023e). Sinamics S120/S150: List manual. Verkregen van https://support.industry.siemens.com/cs/document/109827046/sinamics-s120-s150 (Geraadpleegd op 14 juni 2025)
Siemens AG. (2024a). Siemens and Fanum: Game changers in 5-axis machining for the most demanding applications. Verkregen van https://industryinsider.eu/metalworking/machine-tools-digital-twin/ (Geraadpleegd op 26 mei 2025)
Siemens AG. (2024b). Simatic S7-1500T library kinematics language (LKinCtrl). Verkregen van https://support.industry.siemens.com/cs/document/109755891/simatic-s7-1500t-kinematics-control?dti=0&lc=en-CO (Geraadpleegd op 14 mei 2025)
Siemens AG. (2024c). Simatic STEP 7 (S7-1200) motion control V6.0 to V8.0 in the TIA Portal (as of V17). Verkregen van https://support.industry.siemens.com/cs/document/109973965/simatic-step-7-s7-1200-motion-control-v6-0-to-v8-0-in-the-tia-portal-as-of-v17?dti=0&lc=en-BY (Geraadpleegd op 14 juni 2025)
Siemens AG. (2024d). Sinumerik One - Axes and spindles function manual. Verkregen van https://support.industry.siemens.com (Geraadpleegd op 28 maart 2025)
Siemens AG. (2024e). Sinumerik One - Final commissioning steps. Verkregen van https://support.industry.siemens.com/cs/document/109973977/sinumerik-one-final-steps-for-commissioning?dti=0&lc=en-BE (Geraadpleegd op 24 februari 2025)
Siemens AG. (2024f). Sinumerik One - Monitoring and compensating, function manual. Verkregen van https://support.industry.siemens.com/cs/document/109987312/sinumerik-one-monitoring-and-compensating?dti=0&lc=en-BE (Geraadpleegd op 24 april 2025)
Siemens AG. (2024g). Sinumerik One - NC programming manual. Verkregen van https://support.industry.siemens.com/cs/document/109974190/sinumerik-one-nc-programming?dti=0&lc=en-BE (Geraadpleegd op 16 april 2025)
Siemens AG. (2024h). Sinumerik One NCU 1750 – Equipment manual. Verkregen van https://support.industry.siemens.com/cs/document/109977470/sinumerik-one-ncu-1750?dti=0&lc=en-BE (Geraadpleegd op 3 april 2025)
Siemens AG. (2024i). Sinumerik One Safety Integrated - Commissioning manual. Verkregen van https://support.industry.siemens.com/cs/document/109987318/sinumerik-one-safety-integrated?dti=0&lc=en-BE (Geraadpleegd op 8 juni 2025)
Siemens AG. (2024j). Sinumerik One - Transformations function manual. Verkregen van https://support.industry.siemens.com/cs/document/109973970/sinumerik-one-transformations?dti=0&lc=en-BE (Geraadpleegd op 4 maart 2025)
Siemens AG. (2024k). Sinumerik One – Commissioning from virtual to real. (Geraadpleegd op 3 april 2025)
Siemens AG. (2024l). Sinumerik - Sinuturn XZYC sub machine documentation turning. (Geraadpleegd op 27 februari 2025)
Siemens AG. (2024m). Switching from Sinumerik 840D sl to Sinumerik One - Training manual. Verkregen van https://support.industry.siemens.com (Geraadpleegd op 6 maart 2025)
Siemens AG. (2025). Sinumerik One NCU 1750 with PLC-1500F incl. twin fan module. Verkregen van https://mall.industry.siemens.com/mall/en/WW/Catalog/Product/6FC5317-5AA00-0AA1 (Geraadpleegd op 3 april 2025)
SKF Group. (2022). Shaft alignment tools. Verkregen van https://www.skf.com/binaries/pub12/Images/0901d1968044c54f-11443EN_ShaftAlignmentTools_tcm_12-263547.pdf (Geraadpleegd op 10 juni 2025)
Smartlathe Machinery. (2023). A summary of mill-turn technology. Verkregen van https://www.smartlathe.com/blogs/a-summary-of-mill-turn-technology (Geraadpleegd op 7 juni 2025)
Star Micronics. (2020). SV-20R Swiss-type automatic lathe. Verkregen van https://lenima.se/wp-content/uploads/2020/05/SV-20R.pdf (Geraadpleegd op 30 april 2025)
THK. (2016). Accuracy standards. Verkregen van https://www.orientalmotor.com/products/pdfs/2015-2016/E/THK-Accuracy-Standards.pdf (Geraadpleegd op 14 mei 2025)
Van der Jeught, E. (2024). Harmonics, EMC, leakage currents & other effects around drives. (Geraadpleegd op 17 april 2025)
Winsmith. (z.d.). Speed reducer backlash. Verkregen van http://dpk3n3gg92jwt.cloudfront.net/domains/winsmith3d/Backlash.pdf (Geraadpleegd op 24 april 2025)
Yates, J. (2023). What are EMI filters? Verkregen van https://blog.knowlescapacitors.com/blog/what-are-emi-filters (Geraadpleegd op 7 april 2025)
Zhang, D., Chen, X. & Du, R. (2013). A CNC program module based on polar coordinate system. Verkregen van https://www.researchgate.net/publication/257337791_A_CNC_program_module_based_on_polar_coordinate_system (Geraadpleegd op 30 april 2025)
Ziegert, J. (2021). Cutting forces in milling: The formula for successful workholding. Verkregen van https://www.ame.com/workholding-wisdom-posts/2021/03/01/cutting-forces-in-milling/ (Geraadpleegd op 28 april 2025)
