Werkzeugmaschinen 7 Fakten über Bearbeitungszentren

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Aus einem Metallblock eine komplexe Form fertigen, dies geschieht mit Fräsen, Drehen und Bohren. Diese Werkstückbearbeitungen findet häufig in automatisierten CNC-Bearbeitungszentren statt. Was ist das eigentlich genau? Das und weitere span(n)ende Fakten …

1. Fakt: BAZ, FFZ und FFS

Als Bearbeitungszentrum (BAZ) bezeichnet man eine mehrachsige CNC-Maschine für die Komplettbearbeitung von Bauteilen. Sie kann also drehen oder fräsen und bohren und wechselt die Werkzeuge automatisiert. Verfügt ein solches BAZ außerdem über einen automatischen Werkstückwechsel, ist es eine sog. Flexible Fertigungszelle (FFZ). Eine FFZ besteht also aus drei Komponenten: einem BAZ, einem System zum Werkstückhandling und den CNC für die Automatisierungen. Werden mehrere FFZ miteinander kombiniert, spricht man von einem Flexiblen Fertigungssystem (FFS).

2. Fakt: Das erste BAZ wurde schon 1959 präsentiert

Bereits im Jahr 1959 stellte die deutsche Firma Burkhardt + Weber ein NC-gesteuertes Bearbeitungszentrum vor. Die NC-Steuerung funktionierte über Lochstreifen. Richtige Computer waren noch Gegenstand der Weltraum- und Militärforschung und damit viel zu teuer für eine industrielle Anwendung. Erste CNC von Fertigungssystemen wurden in den 70ern umgesetzt. Sie arbeiteten zunächst über Minicomputer, bis dann Ende des Jahrzehnts Mikroprozessoren erschwinglich wurden.

3. Fakt: In Serienfertigungen sind horizontale BAZ den vertikalen überlegen

Grundsätzlich gibt es zwei Typen von Bearbeitungszentren: Bei einem horizontalen BAZ ist die Werkzeugspindel horizontal, also parallel zum Boden, montiert. Im Gegensatz dazu haben vertikale Typen die Spindel senkrecht eingebaut und bearbeiten das Werkstück von oben. Das sorgt für ein einfaches Werkstückhandling für den Mitarbeiter.

Ein horizontal geführtes Werkzeug kann das Werkstück in kleinen Winkeln bearbeiten, besonders an dessen Seiten. So können auch große Bauteile mit komplexen Formen gefertigt werden. Außerdem ist ein automatisiertes Wechseln des Werkstücks über Paletten möglich – ein Vorteil in der Serienfertigung. Die bei der Bearbeitung entstehenden Späne fallen in horizontalen Bearbeitungszentren von allein vom Tisch und müssen nicht, wie bei den vertikalen Bautypen, weggepustet oder weggespült werden.

4. Fakt: 5-Achs-BAZ sind am weitesten verbreitet

Sollen Werkstücke mit komplexen geometrischen Formen ohne teure Stand- und Umbauzeiten gefertigt werden, muss das Schneidzeug in fünf Achsen beweglich sein: in den drei linearen Achsen X, Y und Z sowie in den beiden Rotationsachsen A und B.

Es gibt Bearbeitungsmaschinen, in denen das Schneidwerkzeug das Werkstück in allen fünf Achsen gleichzeitig bearbeiten kann – die sog. 5-Achs-Simultanbearbeitung. Diese Konfiguration bietet die schnellste Fertigung, ist jedoch teuer. Kostengünstiger ist die Version mit einer Aufteilung der Bewegungsfreiheit der Spindel in zwei Gruppen. Dabei wird das Werkzeug entweder in den drei linearen oder den beiden Drehachsen bewegt.

5. Fakt: BAZ sind in vielen Teilen der Produktion im Einsatz

Neben dem Werkzeugbau sind Bearbeitungszentren wichtige Maschinen für die Bearbeitung von Metallteilen aller Art. So beispielsweise im Maschinen- und Anlagenbau, wo die Maschinenkomponenten und die dazu passenden Werkzeuge in Bearbeitungszentren gefertigt werden. Prinzipiell gibt es BAZ für fast alle Werkstoffe (Holz, Metalle, Keramiken, Kunststoff usw.).

Bearbeitungszentren sind in der Produktion weit verbreitet, da sie durch die Kombination verschiedener Werkzeuge die komplexe Bearbeitung von Bauteilen ermöglichen. Außerdem sind sie hoch automatisiert und damit effizient. Ein Werkzeugwechsel dauert beispielsweise unter fünf Sekunden. Ein Werkzeugmagazin bietet dabei Platz für hunderte verschiedene Fräser, Bohrer und andere Schneidzeuge. Aufgrund dessen werden sie meist in der Serienfertigung eingesetzt. Besonders im Automobilbau spielen sie eine Rolle.

6. Fakt: Ein Trend sind Hybride BAZ

In Hybriden Bearbeitungszentren werden verschiedene Fertigungsprozesse miteinander kombiniert, z. B. Drehen und Fräsen. Das verschnellert die Produktion enorm und spart Platz. Außerdem können Werkstücke gefertigt werden, deren Design mit konventionellen Geräten nicht möglich wäre. Eine Vorreiteridee ist hierbei die Kombination eines 3D-Druckers mit der Fräsbearbeitung.

7. Fakt: Der Kauf gebrauchter BAZ lohnt sich

Bearbeitungszentren haben bei guter Wartung eine Lebensdauer von weit über 30 Jahren. Wer in wirtschaftlich schwierigen Zeiten kein großes Budget investieren will, sollte sich daher auf dem Gebrauchtmaschinenmarkt umsehen. Über Handelsportale wie Surplex.com können auch Bearbeitungszentren erstanden werden. Zurzeit ist ein komplettes Flexibles Fertigungssystem mit zwei Fräsmaschinen und automatisiertem Paletten-Handling zum Direktkauf im Angebot. Es besteht aus den zwei Horizontal-BAZ Makino A99 und A55e und einem generalüberholtem Palettenbahnhof des Herstellers Fastems. Die Anlage stammt aus der Produktion eines Anlagenbauers von Maschinen für die holzverarbeitende Industrie in Tauberbischofsheim (Baden-Württemberg, Deutschland).

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