Genauer fertigen ohne umzuspannen

Ein entscheidender Schritt auf dem Weg zur 5-Achs-Bearbeitung war für Alfred Geißler, Geschäftsführer bei Deckel Maho Pfronten, die Entwicklung des Schwenkkopfs mit gesteuerter B-Achse: „Die B-Achse mit unter 45° angeordneter Schwenkebene ermöglicht das simultane Fräsen in fünf Achsen mit hoher Stabilität durch die Bearbeitung im Achsendrehpunkt.“

Unabhängig von der Richtung der Bearbeitungskräfte war so jederzeit ein sehr gutes Fräsverhalten gegeben. Erst mit dem Schwenkkopf ließ sich das gleichzeitige Fahren aller fünf Achsen realisieren, um Freiformflächen und zylindrisch oder sphärisch gewölbte Flächen ohne Rasterung zeitsparend fräsen zu können.

Allerdings gibt Geißler auch zu bedenken, dass es beim überwiegenden Teil der 5-Achs-Aufgabenstellungen weniger um die 5-Achs-Simultanbearbeitung von Freiformflächen geht als vielmehr

„Der Trend zur fünf­achsigen Bearbeitung
ist ungebrochen. Insbesondere der asiatische Markt bietet enormes Wachstumspotenzial.“
Alfred Geißler, Geschäftsführer der Deckel Maho Pfronten GmbH Bild: DMG Mori

um das Positionieren im Raum: „Sobald ein Bohrer oder Fräser im geforderten Winkel zum Werkstück positioniert ist, erfolgt die eigentliche Bearbeitung mit maximal drei Achsen.”

In einem Durchgang statt per Abzeilen

Hochleistungsfräsmaschine von GF Machining Solutions mit Maschinen- und Spindelkollisionsschutz.
Bild: GF Machining Solutions

Der besondere Reiz der 5-Achs-Bearbeitung liegt im Fertigen in einer Aufspannung und damit in erhöhter Genauigkeit. Zudem verbessert die 5-Achs-Bearbeitung die Oberflächenqualität und verkürzt die Fertigungszeit. Das wird am Beispiel einer schrägen Fläche deutlich: Müsste eine 3-Achs-Maschine diese Fläche mit vielen kleinen Schnitten zerspanen, bietet das fünfachsige Positionieren die Möglichkeit, das Werkzeug im geforderten Winkel an die Fläche zu bringen und in einem Durchgang das Material abzutragen. Mit fünf Achsen sind alle Positionen erreichbar. Außerdem lassen sich die Werkzeuge so effizienter einsetzen, indem über ein Schrägstellen bei gleichem Vorschub größere Schneidenlängen realisierbar sind. Das reduziert die Schnittkräfte.

Einen Maschinen- und Spindelkollisionsschutz (Machine Spindle Protection MSP) für die Hochleistungsfräsmaschinen Mikron HPM 600U und HPM 800U hat GF Machining Solutions in Schorndorf entwickelt. Das System verhindert Schäden an der Spindel, schützt die Maschinengeometrie, reduziert die Ausfallzeit und trägt so im Fall von unerwarteten und unerwünschten Spindelkollisionen zur Kostensenkung bei.

Kollisionen treten meist beim ersten Ausführen eines neuen CNC-Programms auf. Das MSP-

Röders baut unter anderm eine große 5-Achs-Maschine für die Gesenk-fertigung und den Werkzeug- und Formenbau. Bild: Röders

Modul schützt Maschine und Spindel beim Einrichtungsprozess. Mit diesem Modul ist die Spindel imstande, axiale und seitliche Kollisionen zu absorbieren. MSP stellt die perfekte Genauigkeit wieder her, sobald die Spindel nach der Kollision in normale Betriebsbedingungen zurückgekehrt ist. Während des Einrichtens arbeitet die Maschine zuverlässig in einem abgesicherten Modus mit reduzierter Vorschubgeschwindigkeit, die allgemeine Schneidoperationen erlaubt. Erfordern die Fertigungsbedingungen höhere Vorschubgeschwindigkeiten, kann die Maschine im Standardmodus mit voller Achsengeschwindigkeit betrieben werden.

Trends µ-genau

5-Achs-Bearbeitung schafft neue Möglichkeiten

Die Herstellung komplexerer Werkstücke etwa mit Querbohrungen und Hinterschnitten ist auf einer 3-Achs-Maschine nur mit mehrfachem Umspannen möglich. Fünfachsig können Prozesse teilweise erheblich verkürzt werden, dazu lassen sich stabiler, kürzere Werkzeuge einsetzen. Nicht jede 5-Achs-Bearbeitung ist indes auch simultan, oft wird nur angestellt und dann dreiachsig bearbeitet. Die gleichzeitige koordinierte Bewegung aller fünf Achsen erfordert in der Regel zwar mehr Aufwand beim Programmieren. Dafür aber lassen sich so auch Freiformklächen und zylindrisch oder sphärisch gewölbte Flächen fräsen.

„Werkzeugmaschinen müssen dem Anwender erlauben, Werkstücke zu wettbewerbsfähigen Stückkosten herzustellen.“
Manfred Maier, Geschäftsführer der
Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH, Nürtingen Bild: Heller

Trends und Entwicklungen in der 5-Achs-Bearbeitung umreißt Manfred Maier, Geschäftsführer der Gebr. Heller Maschinenfabrik in Nürtingen, so: „Werkzeugmaschinen müssen dem Anwender erlauben, Werkstücke zu wettbewerbsfähigen Stückkosten herzustellen. Je nach Aufgabenstellung und Randbedingungen gibt es hierzu unterschiedliche Lösungsansätze.“

Einer davon ist die Komplettbearbeitung zur Reduzierung von Rüstzeiten, Zeiten für Teilehandling, Messaufwand und Durchlaufzeit: „Unsere 5-Achs-Bearbeitungszentren der Baureihe F – mit und

Mittels 5-Achs-Bearbeitung, hier eine Maschine von Heller, lassen sich
unterschiedliche Losgrößen bei großer Teilevielfalt produktiv fertigen.

ohne Palettenwechsler, mit Gabelkopf oder Schwenkkopfeinheit in unterschiedlichen Ausführungen für die 5-Seiten-Bearbeitung und die simultane 5-Achs-Bearbeitung – sind geeignet, unterschiedliche Losgrößen bei einer zunehmend größeren Teilevielfalt produktiv zu fertigen und so der Forderung nach Komplettbearbeitung bestmöglich nachzukommen.“

Kompakte Automatisierung

Automatisiert steigt die Produktivität: Hermle-Kompaktbearbeitungs­zentrum mit adaptiertem Robotersystem zur Werkstückbeladung.
Bild: Hermle

Bereits als Standard-5-Achs-Bearbeitungszentrum baut die C 12 U dynamic der Maschinenfabrik Berthold Hermle, Gosheim, sehr kompakt. Per Adaption eines kompletten Robotersystems wird die Aufstellfläche um nur 2 m² vergrößert, bietet aber eine enorme wirtschaftliche Aufwertung. Die nun voll automatisierte Produktionsanlage kann rund um die Uhr mannarm oder auch mannlos produzieren.

Das Robotersystem besteht aus einem Palettenspeichermodul für bis zu zwölf Matrizen, die variabel aufgebaut werden. Die Matrizen können mit Werkstücken oder etwa ITS-50-Paletten individuell bestückt werden. Der Roboter kann je nach Greiferausführung bis 10 kg schwere Paletten oder Werkstücke direkt von den Matrizen in den Arbeitsraum der Maschine ein- und ausbringen.

In mehrfachem Sinne vielseitig zeigen sich die CNC-5-Achs-Bearbeitungszentren der Baureihe VMX von Hurco aus

CNC-5-Achs-Bearbeitungszentrum von Hurco für die Bearbeitung schwerer Teile bei optimaler Spankontrolle. Bild: Hurco

Landsham. „Wir bieten derzeit sechs Bearbeitungszentren mit integriertem Dreh-Schwenktisch an. Wir bauen aus Prinzip nicht einfach nur einen Dreh-Schwenktisch an ein 3-Achs-Bearbeitungszentrum, sondern die Maschinen von Anfang an als 5-Achs-Bearbeitungszentrum“, erklärt Hurco-Geschäftsführer Michael Auer.

Die 5-Achs-Maschinen der VMX-Reihe sind mit der Dialogsteuerung „Win Max“ – wahlweise mit DXF-Option – ausgestattet. Die leistungsstarke Software vereinfacht die Programmierung bei 5-Seiten-Bearbeitungen und schafft in nur drei Schritten die Voraussetzungen für die Fertigung von Präzisionsteilen. „Verglichen mit anderen Dialogprogrammierungen reduziert sich die Programmierzeit für ein Werkstück durch unsere Win-Max-DXF-Software um bis zu 50 Prozent“, erläutert Michael Auer.

„Stückkostenoptimierte Produktions-systeme erfordern individuelle und passgenaue Maschinenkonfigurationen.“
Winfried Benz, Geschäftsführer
der Licon mt GmbH & Co. KG, Laupheim
Bild: Licon

Seine Sicht auf Entwicklungstrends bei 5-Achs-Zentren formuliert Winfried Benz, Geschäftsführer bei Licon mt in Laupheim, so: „Stückkostenoptimierte Produktionssysteme erfordern individuelle und passgenaue Maschinenkonfigurationen. Wir sehen hier nicht nur die verschiedenen Beladetypen im Zentrum, sondern auch die Frage, für welches Werkstück wie viele unabhängige Achsen nötig sind, um prozesssicher produzieren zu können.“

Das 5-Achs-Bearbeitungszentrum Variaxis j500 von Yamazaki Mazak Deutschland in Göppingen ist die Einstiegsvariante einer

Das 5-Achs-Bearbeitungszentrum Mazak Variaxis j500 mit in die Schwenkbrücke integriertem NC-Rundtisch.
Bild: Yamazaki Mazak

Serie, die für leistungsstarke 5-Achs-Simultanbearbeitungen entwickelt wurde. Die Maschine bearbeitet mit dem in die Schwenkbrücke integrierten NC-Rundtisch auch Teile mit komplexer Konturgebung nach Bearbeitung der Grundfläche komplett in nur einer Aufspannung.

Die Maschine ist ausgelegt für hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit und Präzision sowie einfache Bedienung und ist mit dem wartungsfreundlichen Mazak-CAM-Rollengetriebe in der B-Achse und der doppelt gelagerten Schwenkbrücke extrem stabil gebaut. Sie eignet sich daher für die unterschiedlichsten Branchen.

Modular aufgebautes Hochpräzisionsbearbeitungszentrum von Primacon für die μm-genaue 3D- oder 5D-Simultanbearbeitung.
Bild: Primacon

„Die Marke Primacon ist wieder da“, freut sich Geschäftsführer Stefan Lindner: „Auferstanden wie Phoenix aus der Asche der leider Geschichte gewordenen alten Primacon Maschinenbau GmbH.“ Unter neuer Führung startet die von vier ehemaligen Mitarbeitern und drei branchennahen Investoren und Beratern gegründete neue Primacon GmbH durch. Mit verbesserten Strukturen und strategischer Neuausrichtung bleiben den Anwendern Know-how und Service erhalten. „Der gewohnte Primacon-Service wurde schon wieder aufgenommen,“ so Lindner. „Die Produktion neuer Maschinen ist in Vorbereitung.“

„Optimale Bearbeitungsgenauigkeit in minimaler Bearbeitungszeit“, so Oliver Gossel, Vertriebsleiter HSC-Maschinen bei Röders, Soltau, „können mit unseren 5-Achs-Maschinen dank hochsteifem Maschinenaufbau, kombiniert mit Direktantriebstechnik und präzisen optischen Maßstäben, erreicht werden.“

Kontakt:

• www.dmgmori.com
• www.gfms.com
• www.heller.biz
• www.hermle.de
• www.hurco.de
• www.licon.com
• www.mazakeu.de
• www.primacon.de
• www.roeders.de