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Maschinenkomponenten abstimmen

Wie Drehprozesse effektiv optimiert werden können

| Redakteur: Bernhard Richter

Systeme arbeiten nur so effektiv, wie es das schwächste Bauteil zulässt. Für die Maschinenkonfiguration ist umfassendes Know-how über die Leistungsparameter gefragt.

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Der Systemausstatter arbeitet daran, Werkzeugrevolver und Tooling mit Sensorik auszurüsten. Erste Ergebnisse werden auf der EMO 2019 vorgestellt.
Der Systemausstatter arbeitet daran, Werkzeugrevolver und Tooling mit Sensorik auszurüsten. Erste Ergebnisse werden auf der EMO 2019 vorgestellt.
( Bild: Sauter )

Für die Komplettbearbeitung von komplexen Werkstücken mit Dreh- und Fräsanteil sind moderne Bearbeitungszentren die erste Wahl. Die Entscheidung, in welche Maschine investiert werden soll, hängt allerdings davon ab, wie hoch der Anteil der Dreh- und Fräsprozesse am jeweiligen Werkstück ist. Fräszentren mit Drehoption eignen sich beispielsweise dann, wenn das Hauptwerkstück mittels 5-Achs-Bearbeitung kubisch gefräst und gleichzeitig eine zentrale Bohrung ausgespindelt werden soll. Schließlich ist es gerade bei symmetrischen Werkstücken von Vorteil, die Bohrung mit einem Stechwerkzeug zu stechen, anstatt ein Ausspindelwerkzeug zu verwenden.

Handelt es sich um rotationssymmetrische Werkstücke, an die Flächen angebracht, in die Löcher gebohrt, beziehungsweise Gewinde geschnitten oder die mit Verzahnungen versehen werden sollen, fertigt man diese überwiegend mit angetriebenen Werkzeugen auf Drehfräszentren. Anbieter von Drehfräs-Komponenten, wie z.B. Sauter Feinmechanik, bieten Produktbaukästen, mit deren Hilfe sich sowohl das erst- als auch das zweitgenannte Fertigungssystem für fast jede Kundenanforderung konfigurieren lässt. Diese Hersteller haben jahrzehntelange Erfahrung in der Produktion von leistungsfähigen Komponenten für Dreh- und Fräsmaschinen. Dieses Wissen setzen sie bei der Auswahl und der Herstellung der Werkzeugrevolver ein, nachdem der Maschinenhersteller in Bezug auf die Ausstattung der Werkzeugmaschine umfassend beraten worden ist. Je nach Art des Werkstücks und den bei der Zerspanung wirkenden Kräften entwickeln die Experten ein abgestimmtes Konzept für die Implementierung der Komponenten Spindel, Werkzeugrevolver, Tooling und Rundtisch. Sauter legt dabei jedes Teilsystem für den Gesamtprozess aus. Die Maschinenbauer entwickeln eine Lösung, die optimal auf ein spezifisches Bearbeitungsszenario zugeschnitten wird.

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Abstimmung für mehr Effizienz

Um sowohl Fräs- als auch Drehprozesse durchzuführen, benötigen Fräszentren Spindeln, die hohe Drehmomente für angetriebene Werkzeuge und hohe Klemmmomente für statische Ausdrehwerkzeuge erzeugen können. Zudem werden Rundtische benötigt, die ein Werkstück in verschiedenen Winkeln positionieren und hohe Schnittgeschwindigkeiten als rotierende Achse erreichen. Bei den in Fräszentren verbauten Spindeln handelt es sich meist um Motorspindeln, die bezüglich der Drehmomentaufnahme limitiert sind, sodass zähe Werkstoffe nicht effizient zerspanbar sind. Mehr Flexibilität bieten Drehfräs-Spindeln, bei denen im Drehprozess eine dreiteilige Hirth-Verzahnung die Querkräfte aufnimmt. So hält die Verriegelungseinheit die Spindel in Position. Die Rundtische, die das Werkstück im Drehprozess beschleunigen, müssen hohe Drehzahlen erzeugen können. Schwachstelle sind hier meist die Lager. Rundtische wie die RT-Speed-Reihe von Sauter wurden speziell für hohe Drehzahlen entwickelt und verfügen über eine Lagertechnik, die diesen Belastungen dauerhaft standhält. Damit das bestmögliche Ergebnis erzielt werden kann, müssen Spindeln und Rundtische exakt aufeinander abgestimmt sein. Wenn ein Rundtisch wie der RT-Speed eine Drehzahl bis 1000 min-1 erreicht, die Spindel aber den beim Drehen wirkenden Kräften nicht standhält, bleibt die Effizienz auf der Strecke.

Sollen in Drehmaschinen komplexere Fräsprozesse realisiert werden, kommt die Direct-Drive-Werkzeugrevolvertechnologie zum Einsatz. Der kompakte Hochleistungsmotor ist in die Werkzeugscheibe integriert. Der Antrieb der Werkzeuge erfolgt direkt, ohne Getriebezug und ohne Zahnräder. Hierdurch sind sehr hohe Drehmomente von bis zu 85 Nm oder sehr hohe Geschwindigkeiten von bis zu 14.000 min-1 möglich.

Sensorik ist die Zukunft

Sauter arbeitet daran, die Effizienz von Drehprozessen mithilfe von Industrie-4.0-Lösungen weiter zu steigern. Zentrales Thema der Entwicklungen hierfür sind der digitale Informationsfluss zwischen Werkstück, Werkzeug und Bearbeitungsmaschine sowie die Auswertung der dabei anfallenden Daten. In Zukunft werden Werkzeugrevolver und Tooling mit Sensoren ausgerüstet, die miteinander kommunizieren. Werden Abweichungen vom Soll-Zustand gemessen, passt die Steuerung die Bearbeitungsparameter an.

EMO 2019: Halle 17, Stand B08

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