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Fräsen - Fräsmaschinen

Bearbeitungszentren

Auszug aus

Handbuch Spanen

Herausgeber: Günter Spur
10/2014, 1392 Seiten, € 239,99
ISBN: 978-3-446-43699-2
S. 407-409

Bearbeitungszentren sind CNC-gesteuerte Werkzeugmaschinen, die durch ein Werkzeugmagazin und eine automatisierte Werkzeugwechseleinrichtung für den Einsatz von mehreren Zerspanungswerkzeugen ausgerüstet sind. In der industriellen Anwendung werden konventionelle Fräsmaschinen zunehmend durch Bearbeitungszentren ersetzt.

Die folgenden Ausführungen orientieren sich hauptsächlich an Bearbeitungszentren, die sich im allgemeinen Maschinenbau, der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie im breiten Mittelstand des produzierenden Gewerbes bewährt haben und zum Einsatz kommen. Auf spezielle Ausprägungen und Konzepte für Bearbeitungszentren mit Parallelkinematiken, Bipod-Maschinenkonzepten sowie Hexapodbauformen wird nicht näher eingegangen. Hier verweist der Autor auf weiterführende Literatur und die Hersteller von Bearbeitungszentren, die solche Konzepte anbieten.

Etwa um 1970 entstand – durch den damals erstmalig, dramatisch einsetzenden Kostendruck in der produzierenden Industrie – die Suche nach neuen Möglichkeiten, die Fertigung von Werkstücken zu flexibilisieren und damit Kosten zu senken. Gleichzeitig entstand ein neuer Marketing-Gedanke zur Erweiterung des Produktspektrums bei Konsumgütern, der Automobilindustrie und bei Investitionsgütern.

In den Fertigungen wurden damals eine reine Einzelbearbeitung von Werkstücken durch die Abarbeitung einzelner Zerspanungsprozesse in Folge durchgeführt. Zum Beispiel beim Drehen, Bohren und Fräsen wobei jeweils eine Maschine von einem Mitarbeiter bedient wurde und für jeden einzelnen Bearbeitungsschritt ein einzelnes Werkzeug in die Maschine manuell eingespannt wurde.

Ein maßgeblicher Trend für die Entwicklung von Bearbeitungszentren war der Gedanke, mehrere Werkzeuge in der Maschine für verschiedene Bearbeitungsaufgaben einsetzen zu können. Dazu bedurfte es der Entwicklung von NC- und CNC-Steuerungen für die Werkzeugmaschinen, um mehrere Arbeitsabläufe in der Maschine automatisch und nacheinander durchführen zu können.

Bearbeitungszentren sind CNC-gesteuerte Werkzeugmaschinen, die durch ein Werkzeugmagazin und einer automatisierten Werkzeugwechseleinrichtung für den Einsatz von mehreren Zerspanungswerkzeugen ausgerüstet sind. Moderne Ausprägungen von Bearbeitungszentren bieten darüber hinaus automatisierte Werkstückwechsler, Rundumbearbeitung von Werkstücken in einer Aufspannung, Aufeinanderfolge von Grob- und Feinstbearbeitung und als neuester Trend eine Verbindung mehrerer Zerspanungsapplikationen, wie z. B. Fräsen, Drehen, Schleifen und Honen in einer Maschine und in einer Aufspannung (Bild 1).

Bild 1: Hybridbearbeitung (Bohren, Fräsen und Drehen) in einer Aufspannung (Quelle: Alzmetall)

Diese sogenannten Hybrid-Bearbeitungszentren ermöglichen eine erhebliche Reduzierung der Prozesskosten, der Bearbeitungs- und Durchlaufzeiten, der erzielbaren Genauigkeiten und Präzision sowie eine signifikante Qualitätssteigerung in der Fertigung.

Werkzeugspeicher, Werkzeug- und Werkstückwechselsystem

Wesentliche Baugruppen, zusätzlich zu den bewegten Spindeln, die ein Bearbeitungszentrum als solches definieren, sind ein Werkzeugspeicher in Form eines Werkzeugmagazins und ein in die Maschine integriertes, automatisches Werkzeugwechselsystem, das den schnellen Austausch von Werkzeugen vom Werkzeugmagazin in die Hauptspindel und umgekehrt ermöglicht.

Extrem kurze Span-zu-Span-Zeiten, teilweise unter 3 s, ermöglichen mit zunehmender Komplexität der Werkstücke erhebliche Verkürzungen der Taktzeiten.

Bei horizontalen Bearbeitungszentren sind zusätzlich Werkstückwechselsysteme als Palettensysteme, die in die Maschine integriert sind, weit verbreitet. Ihr Vorteil liegt in der hauptzeitparallelen Be- und Entladung von Werkstücken, während das im Maschinenraum befindliche Werkstück bearbeitet wird.


Inhaltsverzeichnis
Auszug aus

Handbuch Spanen

Herausgeber: Günter Spur
10/2014, 1392 Seiten, € 239,99
ISBN: 978-3-446-43699-2
S. 407-409
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