Fachbericht

Produktive Konkurrenz für 5-Achs-BAZ

Jeder Zerspaner - ob Maschinenbauer oder Zulieferer für die Automobilindustrie und Medizintechnik - ist stets auf der Suche nach dem produktivsten Maschinenkonzept. Während fürs Erzeugen von freigeformten Flächen 5-Achs-Simultan-Bearbeitungszentren nahezu unerlässlich sind, stellen für die herkömmliche 5-Seiten-Bearbeitung vertikale 3-Achs-Zentren mit aufgesetzten Drehtischen eine vorteilhafte Alternative dar. Sie überzeugen hinsichtlich Beschaffungskosten, Zugänglichkeit, Platzbedarf, Energieverbrauch und vielem mehr.

Vorteile aufgesetzter Achsen

Vertikale 3-Achs-Fräszentren mit aufgesetzter vierter oder fünfter Achse bieten gegenüber komplexen 5-Achs-Zentren einige Vorteile. Eine solche Lösung ist in vielen Fällen flexibler, effizienter in der Produktion und kostengünstigerin der Anschaffung. Hier eine 3-spindlige Zweiachsanlage auf einem Brother TC-228-0.

In den letzten Jahren lagen 5-Achs-Bearbeitungszentren stark im Trend: Doch es mehren sich die Stimmen, die sagen: 5-Achs-Simultanbearbeitung ist für viele Einsatzfälle schlicht unnötig und unwirtschaftlich. Denn 90 Prozent aller auf 5-Achs-BAZ ausgeführten Arbeiten seien reine 5-Seitenbearbeitungen, für die dreiachsige Vertikalzentren mit aufgesetzter vierter und - wenn notwendig - fünfter Achse die produktivere Lösung darstellen. Dieser Meinung ist auch pL Lehmann. Dafür gibt es schlagkräftige Argumente. So haben aufgesetzte Achsen den grundsätzlichen Vorteil, dass man sie auch demontieren kann. Genügt eine dreiachsige Bearbeitung, lässt sich der gesamte Maschinenraum frei machen für große und sperrige Werkstücke.

Ein Leistungsvergleich

Doch vorne weg: Wer Turbinenschaufeln, Impeller, Formwerkzeuge oder andere freigeformte Teile fräsen muss, ist sicher mit einem simultanbearbeitenden 5-Achs-Zentrum gut beraten. Derartige Anforderungen können 3+2-Achs-Fräsmaschinen - abhängig von der Teilegröße - weniger optimal bewältigen. Bei üblicher 5-Seiten-Bearbeitung sieht der Leistungsvergleich anders aus. Zumindest bei kleinen und mittelgroßen Teilen hat ein vertikales 3-Achs-Fräszentrum mit aufgesetzter vierter oder fünfter Achse einige Vorteile. Da bei 5-Achs-Maschinen die vierte und fünfte Achse zumeist im Tisch liegen, sind fürs Bearbeiten kleiner und mittelgroßer Teile die durch den Maschinentisch verursachten Störkanten hoch. Das erfordert eine erhöhende Vorrichtung fürs Werkstück oder zumindest lange Werkzeuge. Beides geht auf Kosten der Stabilität, fördert Vibrationen und mindert letztendlich die Präzision und Leistung der Maschine. Wird das Werkstück in einem aufgesetzten Drehtisch gespannt, sind die Störkanten deutlich niedriger, wodurch sich kurze, schwingungsarme Werkzeuge verwenden lassen.

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Bewegung der Drehachsen mit dem Werkstück

Die Vorteile vertikaler dreiachsiger Fräsmaschinen mit zusätzlichen Drehachsen sind mit der besseren Zugänglichkeit des Werkstücks noch lange nicht erschöpft. Mit ihnen lässt sich auch eine Mehrteile-/Mehrseiten-Bearbeitung sehr viel leichter realisieren. Denn Spanntürme oder-brücken können in die Zusatzachsen integriert werden, wogegen bei 5-Achs-Maschinenein stets mit dem Tisch schwenkender, drehender Aufbau größere Kollisionsgefahren birgt. Ein wesentlicher Pluspunkt der 3+2-Lösung ist in den zu bewegenden Massen zu erkennen. Während eine 5-Achs-Maschine den kompletten Maschinentisch samt Werkstück beschleunigen und abbremsen muss, bewegen sich bei einer aufgesetzten Ein- oder Zweiachsanlage nur die Drehachsen mit dem Werkstück, also deutlich geringere Massen. Auch der Stromverbrauch ist dadurch reduziert.

Reduzierte Maschinengrundfläche

Ebenfalls geringer ist in den meisten Fällen die Maschinengrundfläche. Sie ist gegenüber typischen 5-Achs-Bearbeitungszentren um bis zu 65% kleiner. Dieser Umstand gewinnt dann an Bedeutung, wenn die Produktionsfläche beschränkt beziehungsweise teuer ist. In der Medizintechnik gibt es Unternehmen, die Investitionsentscheidungen unter dem Gesichtspunkt treffen: Wieviele Hauptspindeln bietet uns die Werkzeugmaschine pro Quadratmeter Fertigungsfläche? Einen idealen Faktor liefern kleine 3-Achs-Zentren mit zusätzlichem, zweiachsigem Aufbau, der eine Fünfseiten- und Fünfachsbearbeitung zulässt. Wie bei den Maschinen gibt es auch bei den Aufsetzdrehachsen Unterschiede bezüglich Platzbedarf, Qualität,Leistung und Kosten. Besonders letzterer Punkt spielt bei der Entscheidung 3+2- oder 5-Achs-Zentrum eine wichtige Rolle.

Konsequent modular aufgebaut

Besonders interessant ist daher die aktuelle Baureihe 500 von pL Lehmann. Diese völlig neu konzipierte Getriebe-Drehtisch-Generation ist konsequent modular aufgebaut und "lean" gefertigt. So ist sie nicht nur bis zu 30 Prozent kostengünstiger, sondern auch leistungsfähiger und flexibler als das Vorgängermodell und vergleichbare Wettbewerbsprodukte. Die CNC-Rundachse der Baureihe 500 gibt es in den vier Baugrößen 507, 510, 520 und 530 mit Spitzenhöhen von 110 mm bis 240 mm, 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 modulare Konstruktion ermöglicht jederzeit einen nachträglichen Umbau und die Erweiterung des Drehtisches, um neuen Bearbeitungsaufgaben gerecht zu werden, ohne gleich wieder in einen neuen Drehtisch investieren zu müssen - ein Highlight für den Betriebswirt! Mit der Baureihe 500 ausgerüstete Dreiachsmaschinen bieten somit ideale Voraussetzungen für die Bearbeitung vieler Teile, wie sie zum Beispiel in der Automobil-, Luftfahrt- und Uhrenindustrie, Medizin- und der Dentaltechnik benötigt werden.

Beachtenswerte Leistungsdaten

Die neue Baureihe 500 ist nicht nur kostengünstig, sie bietet auch beachtenswerte Leistungsdaten. Die Spindelgeschwindigkeitzum Beispiel beträgt beim Modell 507 bis zu 110 min-1. Das ermöglicht - unterstützt von zusätzlicher Elektronik -Taktzeiten bis 0,34 sec/90° inklusive Spindelklemmung. Alle Drehtische sind in IP 67 ausgeführt und rostbeständig. Hervorzuheben ist die Servicefreundlichkeit der Baureihe 500, die sich positiv auf die Betriebskosten einer 3+2-Achs-Fräsmaschine auswirkt. Ein Beispiel: Um das Getriebespiel nachzustellen, muss kein Motor mehr demontiert werden. Es sind lediglich ein paar Schrauben zu lösen, ein Deckel zu entfernen, und das Getriebe kann nachjustiert werden, sollte dies je nötig sein. Denn die nochmals verbesserten pL-Getriebe sind nicht nur sehr präzis und belastbar, sondern auch außerordentlich verschleißarm. lg

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