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Bearbeitungszentren fertigen schnell und flexibel

29.09.2006 | Redakteur: Bernhard Kuttkat

Teile möglichst komplett in einer Aufspannung fertigen - und das in kürzester Zeit. Moderne Bearbeitungszentren erfüllen diese Forderungen, wie die Exponate auf der EMO eindrucksvoll zeigten. Für...

Teile möglichst komplett in einer Aufspannung fertigen - und das in kürzester Zeit. Moderne Bearbeitungszentren erfüllen diese Forderungen, wie die Exponate auf der EMO eindrucksvoll zeigten. Für hohe Produktivität beim Bohren und Fräsen sorgen hochdynamische Antriebe, hochtourige Hauptspindeln, leistungsfähige Steuerungen, Stabkinematiken und Verfahrenskombinationen.Rund 250 Aussteller auf der EMO präsentierten Fräsmaschinen, Bearbeitungszentren und flexible Fertigungssysteme. Darunter zahlreiche Neu- und Weiterentwicklungen, die das Fertigen effizienter machen. So sorgen hochdynamische Achsantriebe für Beschleunigungen bis 2 g. Die neuen fünfachsigen Bearbeitungszentren mit Palettenwechsler der Baureihe STC der Heckert Werkzeugmaschinen GmbH in Chemnitz erreichen beispielsweise eine Beschleunigung von 0,5 g und eine Eilganggeschwindigkeit von 60 m/min. Die Maschinen können große und schwere Werkstücke mit Kantenlängen bis 3000 mm und einem Gewicht bis 8000 kg von fünf Seiten in einer Aufspannung bearbeiten werden. Die Hauptspindel kann wahlweise als einachsiger Schwenkkopf mit Getriebe- oder Motorspindel mit Drehzahlen bis 30000 min-1 in fester oder auswechselbarer Ausführung, als waagerechte Arbeitsspindel oder als schwenkbarer Horizontal-/Vertikalkopf für 5-Seiten-Bearbeitung ausgerüstet sein. Je nach Ausführung kann die Maschine mit einem NC-Drehtisch, Dreh-Fräsrundtisch oder Teiltisch sowie mit Kettenmagazin oder Turmmagazin ausgerüstet sein. Das chemnitzer Unternehmen präsentierte auch sein Tripod-HSC-Bearbeitungszentrum SKM 400, das nächstes Jahr in Serie hergestellt werden soll. Charakteristische Merkmale dieser Maschine sind Eilganggeschwindigkeiten bis 100 m/min und eine Beschleunigung von 1 g. Kaufentscheidendes Kriterium für viele potenzielle Kunden ist neben der Produktivität eines Bearbeitungszentrums auch, ob sowohl nass als auch trocken zerspant werden kann, ob Werkstücke hart zu bearbeiten und - vor allem bei der Leichtmetallbearbeitung - ob die Maschine zur Hochgeschwindigkeitsbearbeitung geeignet ist. Nahezu alle Hersteller bieten entsprechende Bearbeitungszentren an, so die Alzmetall Werkzeugmaschinenfabrik und Gießerei Friedrich GmbH in Altenmarkt. Auf der EMO stellte das Unternehmen erstmals seine neuen drei- und fünfachsigen Bearbeitungszentren der Baureihe G 800 vor, die fürs Hochgeschwindigkeits- und Hartbearbeiten entsprechend dynamisch steif ausgelegt und mit hochdynamischen Antrieben ausgerüstet sind. Die räumliche Anordnung von Werkstück und Hauptspindel gewährleistet optimale Späneentsorgung beim Trockenbearbeiten. Weitere charakteristische Merkmale der Bearbeitungszentren sind Hochfrequenzmotorspindel mit Drehzahlen bis 24 000 min-1, Eilganggeschwindigkeiten von 60 m/min und Bescheunigungen bis 1 g. Für hohe dynamische Steifigkeit sorgen Gestellbauteile aus GGG 50. Die Seitenwangen dienen als Träger für das innen liegende 4fach Führungssystem der Y-Achse des Koordinatenfahrwerks. Teile in einer Aufspannung komplett bearbeiten Hohe Dynamik wie Eilganggeschwindigkeiten bis 50 m/min und Beschleunigungen bis zu 0,5 g kennzeichnet auch das modular aufgebaute fünfachsige Bearbeitungszentrum Alpha der DS Technologie Werkzeugmaschinenbau GmbH in Mönchengladbach. Das neue Ständer- und Schrägbettkonzept hat es ermöglicht, die Achsantriebe so zu positionieren, dass sie direkt auf die Massenschwerpunkte der Maschinenkomponenten wirken und den Abstand zwischen Z-Führung und Arbeitsspindel zu minimieren. Je nach Bedarf kann aufgrund des modularen Aufbaus die Maschine mit Pinole, Dreh-Bohr-Fräskopf, Planscheibe, Schwenkspindel oder Horizontal-/Vertikal-Fräskopf ausgerüstet werden. Für die 5-Seiten-Bearbeitung in einer Aufspannung in der Einzelteil- und Kleinserienfertigung geeignet sind die vertikalen Bearbeitungszentren der Baureihe MXU 40, die die Hurco GmbH, München, vorstellte. Per Hurco-Ultimax-Steuerung können die Maschinen in der Werkstatt programmiert werden. Die Programme zur dreidimensionalen Oberflächenbearbeitung und zur 5-Achsen-Simultanbearbeitung werden über einen entsprechenden Programmierplatz erstellt. Die Standardspindeldrehzahlen betragen 15 000 min-1. Bei einer Leistung von 30 kW bringt die Spindel ein Drehmoment von 180 Nm. Weil der gesamte bewegliche Aufbau aus einer gewichtsminimierten Wabenstruktur mit hoher Steifigkeit besteht, konnte der Werkzeugwechsler mit insgesamt 40 Werkzeugen komplett darin untergebracht werden. Die Werkzeuge sind deshalb immer nahe an der aktuellen Position der Spindel, entsprechend kurz sind die Wechselzeiten.Ausgerüstet mit der Siemens-Steuerung Acramatik A2100 ist das vertikale 5-Achsen-Bearbeitungszentrum V5-2000 (Bild 3) der Cincinnati Machine UK Ltd., Birmingham/Großbritannien. Der 2-Achsen-Schwenkkopf mit einem Schwenkbereich von jeweils 80° in der A- und B-Achse ermöglicht das Fertigen komplexer Werkstücke. Die Servoantriebe ermöglichen in X-, Y- und Z-Achse Vorschubgeschwindigkeiten bis 15000 mm/min, Eilganggeschwindigkeiten von 24 m/min und Beschleunigungen von 2 g. Eine HSK-63-A-Spindel mit Drehzahlen bis 15 000 min-1 gehören zur Standardausrüstung. Zur Produktivitätssteigerung können die Anfahr- und Abbremsgeschwindigkeiten programmiert und die Werkzeuglängen und Fräserdurchmesser beim fünfachsigen Bearbeiten kompensiert werden.Mit hoher Geschwindigkeit trocken zerspanen Schnell, hochdynamisch und genau - so bringt die Makino GmbH, Hamburg, die Eigenschaften ihrer neuen Bearbeitungszentren der Baureihe Ae auf den Punkt. Je nach Ausführung sind die Maschinen für Palettengrößen von 400, 800 oder 1000 mm ausgelegt. Die Bearbeitungszentren A99 und A100 sind zur Trocken- und Hochgeschwindigkeitsbearbeitung geeignet. Die Motorspindel mit einer Leistung von 30 kW erreicht eine maximale Drehzahl von 10 000 min-1, als Option 18 000 min-1. Die Achsgeschwindigkeiten betragen 50 m/min, bei einer Beschleunigung von 0,5 g. Werkstücke mit einem Gewicht bis 5000 kg können bearbeitet werden.Mit einem Schwenk-Rundtisch zur Mehrseitenbearbeitung und für eine Prozessintegration ausgerüstet ist das 5-Achsen-Bearbeitungszentrum der Baureihe Variaxis der Yamazaki Mazak GmbH in Göppingen. Die Werkstücke können in einer Aufspannung an fünf Seiten bearbeitet werden. Die X-, Y- und Z-Achsen-Elemente des Bearbeitungszentrums sind ausnahmslos im oberen Teil der Maschine angeordnet. Das sorgt für bessere Späne- und Kühlmittelabfuhr. Für das Bearbeitungszentrum gibt es auch zahlreiche Automatisierungskomponenten, so dass die Maschine an individuelle Bedürfnisse angepasst werden kann.Als wahres Allroundtalent bezeichnet die Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH, Nürtingen, ihr neues Bearbeitungszentrum MCH 250, das sowohl hochproduktiv als auch flexibel eingesetzt werden kann, im Maschinenbau ebenso wie in der Automobilindustrie. Der Arbeitsbereich in X-, Y- und Z-Achse beträgt jeweils 800 mm. In der Standardausführung fährt die Maschine im Eilgang mit 50 m/min, bei einer Beschleunigung von 0,4 g (Option: 60 m/min, 0,7 g). Die Span-zu-Span-Zeit beträgt 4,1 oder3,8 s. Der Drehzahlbereich beträgt 45 bis 6000 min-1 oder 45 bis 12 500 min-1. Werkzeuge mit SK-50- und HSK-100-A-Werkzeugaufnahme können im Kettenmagazin mit maximal 100 Plätzen oder in einem Regalmagazin mit fast 400 Plätzen verwaltet werden. Ausgerüstet mit einer hoch dynamischen Motorspindel mit einer Leistung von 30 kW und einer maximalen Drehzahl von 16 000 min-1 bietet das Horizontal-Bearbeitungszentrum nbh 95 der Hüller Hille GmbH, Diedesheim, gute Voraussetzungen zur Hochgeschwindigkeits- und Leichtmetallbearbeitung. Spindelkühlung, HSH-63-Werkzeugaufnahme und Kegelreinigung gehören zur Standardausrüstung ebenso wie ein Werkzeugmagazin mit 50 Plätzen, das mit zwei Zusatzkassetten auf 144 Werkzeugplätze erweitert werden kann. Werkzeuge mit einer Länge bis 450 mm und einem Durchmesser bis 200 mm kann das Werkzeugmagazin aufnehmen. Auf der EMO wurde die Maschine mit einem neuen Mehrpaletten-Rundspeicher vorgestellt.Werkstücke beliebiger Länge von der Stange bearbeiten Werkstücke beliebiger Länge direkt von der Stange oder von Profil bearbeitet das Fertigungszentrum MPS 08 der Chiron-We & Co. KG, Tuttlingen. Die Maschine basiert auf dem Fertigungszentrum FZ 08 S in Kombination mit einer Stangenvorschubeinrichtung. Zur Ausrüstung gehören zwei synchronisierte NC-Rundtische mit einer Planscheibendrehzahl von 50 min-1 und einem Durchlass für Spannbacken und Stangenprofil mit der Abmessung 68 mm 3 68 mm. Eine zusätzliche NC-Achse übernimmt die Vorschubbewegung. Die Bearbeitung erfolgt zwischen beiden Rundtischen. Das Stangen-Bearbeitungszentrum kann Profile und Stangen mit Längen bis 10 m und mit Abmessungen von 67 mm 3 67 mm bearbeiten. Das Bearbeitungszentrum bietet eine große Fertigungsflexibilität, weil die Spannbacken einfach und schnell ausgetauscht werden können.Stangen und Profile mit Längen bis 800 mm bearbeitet das Stangen-Bearbeitungszentrum S 100 M mit Stangenlademagazin der Berthold Hermle AG in Gosheim. Konzipiert ist die Maschine zur fünfachsigen Simultanbearbeitung (Bohren, Fräsen und Gewinden) von Teilen in kleinen und mittleren Serien. Die vertikale Spindel mit einem Schwenkbereich von 270° als Werkstückträgerachse sorgt für große Bearbeitungsfreiräume, optimalen Spänefall und gibt direkte Sicht auf die Bearbeitung. Eine multifunktionale Be- und Entladeeinheit übernimmt den Werkstücktransport aus dem Arbeitsraum und das Umspannen zur Bearbeitung der sechsten Werkstückseite. In einer weiteren Ausbaustufe, die für das Frühjahr 2002 geplant ist, wird das Stangen-Bearbeitungszentrum auch das Drehverfahren beherrschen.Fräsen und Lasern mit einer Maschine Zum Fertigen von Werkstücken mit feinen Kavitäten im Werkzeug- und Formenbau ist die Fräs-Laser-Maschine DMU 60 L mit einem HSC-Fräskopf mit Drehzahlen bis 42 000 min-1 und einem 6-Achs-Nd:YAG-Laser der Deckel Maho GmbH in Pfronten eine wirtschaftliche Alternative zur herkömmlichen Fertigung. Der Fräskopf übernimmt die spanende Vorbearbeitung. Anschließend - in der gleichen Aufspannung - fertigt der Laser feine Details, scharfkantige Ecken, Gravuren oder Beschriftungen. Im Vergleich zum Senkerodieren reduziert sich die Bearbeitungszeit je nach Werkstückgeometrie um etwa 70%. Mit der in der Steuerung integrierten Programmiersoftware Lasersoft 3D lassen sich aus 3D-CAD-Geometriedaten eines Werkstückes ohne großen Aufwand die Maschinenprogramme generieren. Ebenso einfach ist die Kombibearbeitung. Automatisch wird das vom Fräswerkzeug nicht erreichte Material der Soll-Geometrie berechnet und anschließend mit dem Laser abgetragen. Je nach geforderter Oberflächengüte wird der Werkstoff in Schichtdicken zwischen 1 und 5 µm abgetragen.Eine weitere Premiere bot das Pfrontener Unternehmen mit dem Prototyp des 5-Achs-Bearbeitungszentrums mit Parallelkinematik und 2-Achs-Fräskopf Tricenter zum Fertigen komplexer 3D-Werkstückgeometrien, beispielsweise im Werkzeug- und Formenbau, in der Fahrzeugindustrie oder in der Flugzeugindustrie. Seine charakteristischen Merkmale: Motorspindel mit Drehzahlen bis 24000 min-1, Eilganggeschwindigkeiten bis 100 m/min und eine Beschleunigung von 2 g. In den nächsten Monaten wird die Maschine optimiert. Serienstart ist im nächsten Jahr.

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