CNC- und KONVENTIONELLES PRODUKTIONS- UND SERVICE-DREHEN

Was ist Drehen – Drehen ist eine Art der Bearbeitung eines Materials – in der Regel einer Welle, eines Sechskants oder eines Profils – bei der die äußere Schicht des Materials mit einem Drehmesser durch Schneiden abgetragen wird. Beim Drehen wird die äußere Schicht abgetragen, während beim Bohren die innere Schicht des Materials entfernt wird – d. h. nach dem Bohren eines Lochs in eine Welle können wir deren Innendurchmesser auf eine bestimmte Größe drehen.

Die Geschichte des Drehens, die Geschichte der ersten CNC-Drehmaschine – die Drehmaschine, zumindest ihre ersten primitiven Prototypen, wurde bereits im alten Ägypten während der Bronzezeit erfunden. Die damaligen Maschinen wurden von Menschenhand angetrieben und hatten einen Schnurantrieb in Form einer um eine Welle gewickelten Schnur. Die Drehbank, die unserer Zeit am nächsten kommt, wurde um das 16. Jahrhundert entwickelt und hatte einen festen Antrieb und feste Werkzeuge.

Arten von Drehbänken (Drehbänke nach technischem Fortschritt).

Konventionelle Drehbänke – der Antrieb der Spindel einer solchen Drehbank erfolgt über einen Riemen oder ein Getriebe. Die Vorschübe und die Spindeldrehzahl werden manuell eingestellt. Diese Art von Drehmaschine wird heutzutage für die Herstellung von Einzelteilen verwendet. Diese Art von Dreharbeiten ist für Einzelteile und für die Herstellung von unkomplizierten Teilen bis zu 100 Stück geeignet. Konventionelle Drehbänke sind in den heutigen Werkzeugräumen und Produktionsstätten nur noch am Rande zu finden, aber sie werden immer noch eingesetzt. Der unbestrittene Vorteil einer solchen Drehbank ist ihr Preis. In Polen handelt es sich dabei meist um Bauten aus den 1970er Jahren.

CNC-Drehmaschinen – diese basieren in der Regel auf Steuerungen von FANUC, SIEMENS (SINUMERIC), HEIDENHAIN oder MAZATROL. Das Minimum für eine solche Drehmaschine, die CNC-Drehdienstleistungen erbringt, sind 2 numerisch gesteuerte X- und Z-Achsen. Das Programm, der so genannte Werkzeugweg, wird wie bei der Fräsmaschine auch in G-Code oder Maschinenzyklen geschrieben. Z-Achse der Drehmaschine – dies ist die Achse parallel zum Werkstück. X-Achse – dies ist die Achse, die senkrecht zum Werkstück steht. Die 2 Achsen ermöglichen uns das Drehen von außen und das Bohren im Inneren des Werkstückmaterials. In Bezug auf den Service, der die Grundlage des gesamten Prozesses ist, können einfache Werkstücke (ohne Fräsen, achsferne Bohrungen und Quergewinde und Bohrungen) reproduzierbar mit Fertigungsgenauigkeiten von meist bis zu +/- 0,02 mm, bei häufigeren Kontrollen sogar bis zu +/- 0,01 mm, hergestellt werden.

CNC-Drehmaschinen mit Abfangvorrichtung – das sind Drehmaschinen mit 2 Drehspindeln in ihrer Konstruktion. Dadurch entfällt bei CNC-Dreharbeiten die Verschiebung des Werkstücks nach dem Drehen von einer Seite zur anderen. Außerdem beschleunigt sie den Produktionsprozess oft doppelt so stark wie eine Einspindeldrehmaschine und erhöht die Genauigkeit des Drehteils, was sich für den Endkunden in einem guten Preis widerspiegelt. Beide Spindeln können mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten arbeiten und haben unterschiedliche Schnittparameter. Oft hat die Fangspindel weniger Leistung und Drehmoment, weil sie bereits ein leichteres, vorbearbeitetes Werkstück dreht, aber das ist nicht immer der Fall. Wenn es um CNC-Dreharbeiten geht, ist dies der grundlegende Maschinentyp. Ältere CNC-Drehmaschinen ohne Abfangvorrichtung in modernen Produktionsstätten werden von diesen Maschinen verdrängt.

CNC-Drehmaschinen / Drehzentren mit Stangenvorschub – diese Service- und Produktionsmaschinen sind häufig mit einem automatischen Stangenvorschub ausgestattet. Mit dieser Technologie entfällt die manuelle oder robotergestützte Zuführung des Werkstücks zum CNC-Drehen. Der Drehprozess mit einem automatischen Stangenvorschub läuft fast vollständig automatisch ab (ohne Berücksichtigung des Werkzeugverschleißes und der während des Drehvorgangs vorgenommenen Korrekturen). Je nach Außendurchmesser sind Stangenvorschübe in verschiedenen Konfigurationen erhältlich. Die Grundkonfiguration solcher Vorschübe ist die Länge der Stange, die der Vorschub verarbeitet; es gibt Vorschübe mit 1,5 m, 2 m, 3 m, 4 m und 6 m Länge. In der CNC-Fertigung und im Dienstleistungssektor werden am häufigsten 3-Meter-Vorschübe verwendet. Die Beliebtheit von 3-Meter-Lademagazinen ist darauf zurückzuführen, dass Stahlwerke und Stangenziehereien die gängigste Länge von 3-Meter-Stangen produzieren. Wie ein Stangenvorschub in einer automatischen CNC-Drehmaschine funktioniert: Der Stangenvorschub ist ein Stangenmagazin, in ein solches Magazin werden 8 bis 30 Stangen (je nach Durchmesser) eingelegt, und aus einer 3-Meter-Stange werden z.B. 100 Stück 25 mm lange Werkstücke hergestellt, d.h. nach dem Beladen des Vorschubs mit 10 Schlaufen können 1000 Werkstücke ohne Unterbrechung hergestellt werden, wobei der Prozess der Korrekturen und der Qualitätskontrolle übersprungen wird. Darüber hinaus sind solche Industrie-4.0-kompatiblen Maschinen häufig über das Ethernet (Internet) des Unternehmens mit einem Server oder Managementcomputer verbunden, um den Betriebsstatus, die Leistung, die Ausfallzeiten und sogar Alarme der Maschine zu überwachen. Dank dieser Einrichtungen kann sich ein Bediener, der eine CNC-Dienstleistung erbringt, auf die Qualität des herzustellenden Teils konzentrieren, anstatt es von Spindel zu Spindel zu übersetzen. In den modernsten Produktionsstätten werden Dienstleistungen und Produktion auf solchen Maschinen durchgeführt. Die auf solchen Maschinen produzierten Serien sind Stückzahlen ab 1.000 Stück aufwärts, da das Einrichten des Prozesses zeitaufwändiger ist als bei einfacheren Maschinen.

Schweizer Drehautomaten – das sind Maschinen analog zu Drehzentren, mit dem Unterschied, dass sie lange Werkstücke mit guter Oberflächenqualität und engen Fertigungstoleranzen drehen können (z.B. können Werkstücke mit einem Durchmesser von 10mm und einer Länge von 600mm mit einer Genauigkeit von 0,02mm in der Länge und 10um im Durchmesser gefertigt werden). Sie arbeiten nach einem anderen Prinzip, denn das Werkstück gleitet auf einer Führungshülse mit definiertem Freiraum, so dass der Drehautomat das Material hin- und herbewegen kann, während die Werkzeuge fixiert sind und sich nicht in der Z-Achse des Materials bewegen. Es handelt sich um sehr leistungsfähige Maschinen, die vor allem in modernen Fertigungsbetrieben und bei CNC-Drehdienstleistern zu finden sind. Auch diese Maschinen sind auf Industrie 4.0 ausgerichtet. Ein Beispiel für eine solche Maschine ist der japanische Drehautomat STAR SR32JII, den wir besitzen.

Drehmaschinen mit Gantry-Loader – Dies sind in der Regel Drehzentren oder Drehbänke. Ein charakteristisches Merkmal dieser CNC-Drehmaschinen ist, dass sie mit einem kartesischen Roboter ausgestattet sind, der in den 3 Achsen X, Y, Z arbeitet und die Aufgabe hat, die fertigen Werkstücke der Maschine zuzuführen oder zu übernehmen. Die Maschinen mit Gantry Loader werden meist als Service für größere Werkstückdurchmesser (meist über 42 mm) eingesetzt. Für eine Stange mit einem Durchmesser von z.B. 50 mm aus rostfreiem, schwarzem oder säurebeständigem Stahl wiegt eine 3-Meter-Stange 46 kg, so dass 2 Personen benötigt werden, um einen solchen Stangendurchmesser in den Vorschub zu laden. Um eine solche Situation zu vermeiden, wird das Material in kleinere Stücke, z. B. 50-mm-Abschnitte, vorgeschnitten (ihr Gewicht übersteigt dann nicht 1 kg). Der Gantry Loader hingegen führt das geschnittene Material der CNC-Drehmaschine zu und nimmt es von der Spindel auf. Es handelt sich um einen vollautomatischen Prozess, der auch den Transport von teilweise bearbeiteten Teilen zwischen den Maschinen in der Bearbeitungslinie ermöglicht. SCALMAX CNC verfügt über eine NAKAMURA TOME WY100II Maschine, die mit einem Industrieroboter oder einem Gantry-Loader arbeiten kann, Foto unten

Drehzentren, die ein fertiges Teil herstellen (one hit machining) – wenn es um Dienstleistungen und die Herstellung von Teilen mit CNC-Technologie geht, sind dies die modernsten und genauesten Maschinen der Welt. Ein Beispiel dafür ist die NAKAMURA TOME WY100II, die wir in unserem Maschinenpark haben. Das Drehzentrum ist eine Kombination aus einer Mehrkopf- und 2-Spindel-Drehmaschine mit einer Fräsmaschine. Eine solche Maschine ist ein Hochpräzisionsgerät, das eine Dreh- und eine Fräsmaschine in sich vereint. Dienstleistungen und Produktionen, die auf einem solchen „One Hit Machining“-Drehzentrum durchgeführt werden, sind ein reines Vergnügen, ein Vergnügen für den Kunden und den Auftragnehmer, da eine solche Maschine die genaueste, schnellste und am wenigsten arbeitsintensive Bearbeitung für den Bediener bietet. Das bearbeitete Werkstück wird von einem in der Maschine befindlichen Aufnahmeroboter aufgenommen und auf das Werkstückaufnahmeband gelegt, das das Werkstück bereits aus der Maschine transportiert – dies gewährleistet ein Minimum an Druckstellen, die mit dem Transport der Werkstücke aus der Maschine verbunden sind, und geschieht auf völlig automatische Weise. Das 1hit-machinning ist in der Regel mit statistischen Funktionen, Ethernet-Anschluss, Kollisionssimulation und vielen anderen Einrichtungen ausgestattet. Service- und produktionstechnisch ist dies die derzeit beste Lösung – eine solche Maschine kann gleichzeitig mit einem automatischen Stangenvorschub und einem Gantry Loader ausgestattet werden. Industrie 4.0 ist die Quintessenz der CNC-Drehmaschine, sie hat alle, auch statistische Funktionen. Bei SCALMAX CNC haben wir eine NAKAMURA TOME WY100II Maschine, Foto unten