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3+2-Fräs-Lösung ist hochflexibel

Lohnfertiger bearbeitet mehrseitig Präzisionsteile in variablen Losgrößen
3+2-Fräs-Lösung ist hochflexibel

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Der aufgesetzte Getriebe-Drehtisch T1-520520 varioX von PL Lehmann macht aus der dreiachsigen Quaser-Fräsmaschine MV-204 CPL ganz nach Bedarf ein hochproduktives 5-Achs-Bearbeitungszentrum. Dabei bleibt auf dem Tisch noch genügend Platz für einfache dreiachsige Zerspanarbeiten. Für einen Lohnfertiger wie HSF in Sulzbach, der viele verschiedene Kleinserienteile produzieren muss, ist diese Kombination eine äußerst wirtschaftliche Lösung.

Ein dreiachsiges Bearbeitungszentrum, das durch einen aufgesetzten, zweiachsigen Drehtisch ergänzt wird, lässt sich – bei genügend großem Maschinentisch – fünfachsig und parallel dreiachsig verwenden, was summa summarum acht Achsen ergäbe. Zwar eine rein gedankliche Zahlenspielerei, deren praktischer Aspekt sich jedoch für viele Anwender auszahlt. Denn tatsächlich bietet ein dreiachsiges Fräszentrum, das mit einem zusätzlichen Schwenk-Drehtisch ausgestattet ist, viel mehr Möglichkeiten als ein reines 5-Achs-Zentrum und ist häufig die produktivere Lösung.

Dafür gibt es schlagkräftige Argumente, zum Beispiel, dass sich mit einer solchen 3+2-Achsen-Lösung eine Mehrteile-/Mehrseiten-Bearbeitung oft leichter realisieren lässt als mit dem fünfachsigen Pendant. Denn in die Zusatzachse können auf einfache Weise Spanntürme oder -brücken integriert werden, wogegen bei 5-Achs-Maschinen ein stets mit dem Tisch schwenkender oder drehender Aufbau größere Kollisionsgefahren birgt. Auch in den zu bewegenden Massen ist ein wesentlicher Pluspunkt der 3+2-Achsen-Lösung zu erkennen: Während eine 5-Achs-Maschine den kompletten Maschinentisch samt Werkstück beschleunigen und abbremsen muss, bewegen sich bei aufgesetzten Drehachsen nur diese zusammen mit dem Werkstück, also deutlich geringere Massen. Außerdem haben aufgesetzte Achsen den grundsätzlichen Vorteil, dass man sie demontieren kann. Genügt eine dreiachsige Bearbeitung, lässt sich der gesamte Maschinenraum frei machen für große und sperrige Werkstücke.
Lohnfertigung kleiner Serien erfordert flexible Maschinen
Vorteile, die auch Hartmut Spreitzer, Gründer und Geschäftsführer der HSF Feinmechanik und Maschinenbau GmbH in Sulzbach (Saar), überzeugten. Seine rund 20-köpfige Firma arbeitet als Lohnfertiger vorwiegend für Unternehmen aus der Automatisierungsbranche sowie der Mess- und Prüftechnik. Letztere Zielgruppe liegt Spreitzer besonders nahe, schließlich war er acht Jahre beim Fraunhofer-Institut für zerstörungsfreie Prüfungsverfahren in Saarbrücken tätig, wo er sich intensiv mit der Fertigung aufwändiger Präzisionsteile beschäftigte.
So wurde von Beginn an die Herstellung mechanischer Präzisionsteile, und zwar von Einzelteilen bis hin zu mittleren Losgrößen von rund 300 bis 400 Stück übernommen. Spreitzer erklärt: „Unsere Kunden kommen zu uns mit kleinen 20 Millimeter großen Teilen, aber auch mit Werkstücken von bis zu 1500 Millimeter Länge. Wir verarbeiten Aluminium, Kunststoffe und CFK sowie hochlegierte Werkzeugstähle und Edelstahl. Immer häufiger werden 3D-Teile verlangt mit Bohrungen und Fräsbearbeitungen in allen Lagen. Diese Vielfalt erfordert eine hohe Flexibilität bezüglich des Maschinenparks. Schließlich soll für jeden Bearbeitungsfall eine passende Maschine vorhanden sein, die aber aus wirtschaftlichen Gründen auch weitgehend ausgelastet sein muss.“
Als vor ein paar Jahren der Fräsbereich durch eine Neuinvestition ergänzt werden sollte, beriet sich der Firmenchef mit Christian Krewer, einem selbstständigen Vertriebsingenieur, der unter anderem auch für den Maschinenvertrieb von Hommel Unverzagt zuständig ist. Diese haben eben auch Werkzeugmaschinen des taiwanesischen Herstellers im Angebot. So riet Krewer guten Gewissens, in eine Quaser MV 204 CPL zu investieren.
Das BAZ erweitert die Produktionsmöglichkeiten
Das dreiachsige Bearbeitungszentrum bietet 1500 mm Verfahrweg in der X-Achse, 700 mm in der Y- und 610 mm in der Z-Achse. Der Maschinentisch ist mit seinen 1700 mm sogar noch ein bisschen länger. Damit ergänzt das BAZ die bislang im Maschinenpark verfügbaren maximalen X-Verfahrwege von 1000 und 3200 mm ideal.
Das Bearbeitungszentrum verfügt über eine Big-Plus-Spindel, die wahlweise mit SK40- oder Big-Plus-Aufnahmen bestückt werden kann. Die Hauptspindel ermöglicht Drehzahlen bis 12 000 min-1 und eine hohe Leistung von bis zu 30 kW. Die vorhandene KSS-Pumpe lässt dem Anwender die Wahl zwischen einem Druck von 20 und 50 bar. Zur hohen Flexibilität trägt zudem der Werkzeugwechsler bei, der sich aus 60 Magazinplätzen bedienen kann. „Damit verfügt die Maschine über eine große Anzahl Werkzeuge, die insbesondere für die 5-Achs-Bearbeitung benötigt wird“, ergänzt Krewer. „Denn es war von vornherein geplant, das 3-Achs-BAZ mit einem aufsetzbaren, zweiachsigen Drehtisch zu ergänzen, der bei Bedarf eine fünfachsige Bearbeitung ermöglicht.“ Auch steuerungsseitig haben sich die Verantwortlichen für die 5-Achs-Bearbeitung bestens gerüstet und eine Heidenhain-CNC vom Typ iTNC 530 gewählt.
Bei der Drehtisch-Wahl musste nachgebessert werden
Leider stellte sich bald heraus, dass die Wahl des Drehtischs für diese Maschine nicht optimal war. Spreitzer begründet: „Der mit der Quaser MV 204 CPL bestellte Schwenk-Drehtisch war leider so groß, dass mit ihm der ganze Maschinentisch belegt war. Dabei wollten wir gerne noch zeitgleich einen Schraubstock für dreiachsiges Zerspanen installieren, und das war nicht möglich.“
So diskutierten Spreitzer und Krewer die Alternativen. Schnell stießen sie auf das Angebot des Schweizer Rundtisch-Spezialisten PL Lehmann und entschieden sich für den zweiachsigen Getriebe-Drehtisch T1-520520 varioX mit einem möglichen Planscheibendurchmesser von bis zu 350 mm. „Die Neuinstallation des Tisches war sehr einfach. Doch was am wichtigsten ist, es bleibt auf dem Maschinentisch noch genügend Platz frei, um parallel vernünftig dreiachsig arbeiten zu können“, urteilt Spreitzer zufrieden.
Diese Möglichkeit wird in verschiedener Weise genutzt. So kommt es vor, dass Teile erst dreiachsig geschruppt und dann fünfachsig geschlichtet werden. Häufiger ist jedoch ein anderer Einsatzfall, wie Spreitzer ausführt: „Wir müssen immer wieder komplexe 3D-Teile sechsseitig bearbeiten. Für kleine Serien bietet sich diese Maschine an. Wir erledigen auf dem Schwenk-Drehtisch die fünfseitige Bearbeitung des Rohlings, und im Schraubstock daneben fräsen wir die sechste Seite. So erhalten wir immer ein fertig bearbeitetes Teil von der Maschine.“
Der Getriebe-Drehtisch überzeugt durch Qualität
Das System ist nicht nur kompakt, sondern auch hochgenau, schnell und robust. So ist die Schwenkachse in der Lage, hohe Drehmomente aufzufangen. Für die notwendige Stabilität sorgt die Klemmung in der Drehachse, wodurch auch fünfachsig schwerer als üblich zerspant werden kann.
Krewer weist auf einen weiteren grundsätzlichen Vorteil der 3+2-Lösung hin: „Sollten einmal die vierte und fünfte Achse ausfallen, steht noch immer die 3-Achs-Fräsmaschine zur Verfügung.“ Allerdings ist ein möglicher Defekt keine totale Katastrophe: Im Bedarfsfall kann der Anwender die betroffene Achse ausbauen und ohne großen Aufwand an den Hersteller zurückschicken. Für die Reparaturzeit stellt Lehmann notfalls sogar ein Austauschgerät zur Verfügung, das sich per Plug & Play einbauen und anschließen lässt. Das kann ein Anwender mit guten Mechanikkenntnissen selbst übernehmen. Ein Servicetechniker vor Ort wird nicht benötigt, steht aber im Bedarfsfall rasch zur Verfügung. Für Spreitzer bedeutet das ein angenehmes Gefühl von Sicherheit: „Es ist gut zu wissen, dass man im Schadenfall innerhalb weniger Tage wieder voll produktionsfähig ist – auch wenn der Tisch bisher tadellos funktioniert.“
Es bleibt natürlich stets die Möglichkeit, aufgrund der anstehenden Aufträge den kompletten Getriebe-Drehtisch zu demontieren und die große Aufspannfläche der Dreiachsmaschine zu nutzen. Der Umbau dauert lediglich eine halbe Stunde. Auch die Wiederinstallation ist einfach. Es genügt, den Drehtisch manuell auszurichten. Den Rest erledigt die Maschine quasi von selbst, indem sie die Achsen über einen integrierten 3D-Messtaster neu einmisst.

Schweizer Drehtischtechnik
Das Familienunternehmen PL Lehmann aus dem Schweizer Ort Bärau (Emmental), bietet die CNC-Rundachse der Baureihe 500 in vier Baugrößen 507, 510, 520 und 530 mit Spitzenhöhen von 110 bis 240 mm an, geeignet für Planscheiben von 100 bis 500 mm. Damit lassen sich über 170 verschiedene Varianten und Kombinationen erstellen – von der einfachen einspindligen vierten Achse bis zu einem vierspindligen Schwenktischaufbau mit vierter und fünfter Achse. Die Drehtische sind modular aufgebaut und besonders leistungsfähig und flexibel. Die Spindelgeschwindigkeit beträgt zum Beispiel beim Modell 507 bis zu 110 min-1. Das ermöglicht – unterstützt von zusätzlicher Elektronik – Taktzeiten unter 0,4 s/90° inklusive Spindelklemmung. Alle Drehtische sind in IP 67 ausgeführt und rostbeständig.
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