5-Achsen-Bearbeitungszentren

Pragmatische Prozess-Automatisierung

Mit einer Flexiblen Fertigungszelle von Hermle, bestehend aus drei 5-Achsen-CNC-Hochleistungs-Bearbeitungszentren und einem Robotersystem RS2-L mit Doppel-Magazin für 180 Werkstückpaletten und 200 Zusatzwerkzeuge, stößt der Präzisionstechnik-Spezialist Kappler in neue Produktivitäts-Dimensionen vor.

5-Achsen-Bearbeitungszentren

Die Vorstellung des Leistungsportfolios vom Präzisionstechnik-Dienstleister Kappler beginnt mit dem lapidaren Satz: „Wir sind Lohnfertiger im Maschinen- und Werkzeugbau“. In der Praxis wird dies dem umfassenden Leistungsvermögen des typischen Mittelständlers jedoch nur bedingt gerecht, denn was der interessierte Besucher im modernen Betrieb auf 10.000 m² Produktionsfläche zu sehen und vor allem auch zu spüren bekommt, sucht im weiten Umfeld seinesgleichen.

Geschäftsführer Rainer Gottschling präzisiert: „Wir sehen uns als Lösungsanbieter für Bauteile-Komplettleistungen aus einer Hand und verfügen deshalb über alle relevanten Technologien zur abtragenden Bearbeitung sowie Veredelung sämtlicher zerspanungsfähigen Werkstoffe. Das Fräsen komplexer Werkstücke stellt hierbei eine Schlüsseltechnologie dar und wir beherrschen die 3-, 4- und 5-achsige Fräs- beziehungsweise Komplettbearbeitung für Bauteile aller Dimensionen ab nur wenigen Millimetern bis zu 3.000 mm in X-Länge. In Summe haben wir mehr als 70 CNC-gesteuerte Werkzeugmaschinen im Einsatz. Wir liefern die Werkstücke auf Wunsch mit lückenlos dokumentierter Qualität, wofür zum Beispiel sechs im klimatisierten Messtechnikraum installierte CNC-Koordinaten-Messmaschinen zur Verwendung kommen.“

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Gerade die Fräs-Komplett-/Simultan-Bearbeitung spielt eine tragende Rolle, und hier ist Kappler zum einen für die Einzelteil- und Prototypen-Bearbeitung und zum anderen für die auftrags- und stückzahlflexible Chargenfertigung bestens ausgerüstet. Von den 25 hier betriebenen 5-Achsen-CNC-Bearbeitungs- zentren stammen für die Hochgenauigkeits-Bearbeitung acht aus dem Hause Maschinenfabrik Berthold Hermle. Alexander Roeth, Technischer Betriebsleiter bei Kappler, erläutert, was zu dem sukzessiven Investment in die Hermle-Maschinen führte: „Als anerkannter Dienstleister unter anderem für hochgenaue kubische Präzisionsteile arbeiten wir in der Fertigung hochkomplexer Einzelteile aus Genauigkeitsgründen in vollklimatisierten Räumen. Hier, und auch mit den Hermle-Bearbeitungszentren in anderen Bereichen, erreichen wir sehr hohe Genauigkeiten. In der Präzisionsfertigung kommen das steife Gantry-Maschinenkonzept sowie die Kinematik mit den drei Achsen im Werkzeug und den zwei Achsen im Werkstück voll zum Tragen; zumal wir die BAZs auch mit Genauigkeits-Features wie elektrische Wärmekompensation und Sperrluft für die Maßstäbe sowie einer zusätzlichen Schaltschrankkühlung versehen haben. Dadurch erreichen wir Genauigkeiten von 3 bis 4 µm, sodass die geforderte Werkstück-Präzision reproduzierbar ist und wir zuverlässig die Termine halten können.“

Roboter beim Handhaben einer Palette mit Mehrfach-Spannsystem für 20 gleiche Werkstücke.

Um die steigenden Aufträge für kubische Werkstücke der Größe bis 450 x 450 x 450 mm aus den Bereichen Optische Industrie, Medizintechnik sowie Luft- und Raumfahrt auf Dauer sach- und termingerecht abdecken zu können, entschieden sich Rainer Gottschling und Alexander Roeth mit Kollegen im Jahr 2013 zur Realisierung der Flexiblen Fertigungszelle mit drei vollintegrierten BAZs C 42 U, dem Robotersystem RS2-L und dem Doppel-Magazin für die Speicherung von 180 Werkstück-Paletten sowie 200 zusätzlichen Werkzeugen. Inklusive der bereits mit Werkzeug-Zusatzmagazinen ausgerüsteten Bearbeitungszentren stehen im Gesamtsystem somit rund 800 Werkzeuge zur Verfügung. Die im Doppel-Magazin bevorrateten Werkzeuge zeichnen sich zum Teil durch größere Durchmesser oder Überlängen aus und werden bei Bedarf vom Roboter dem jeweiligen Bearbeitungszentrum zugeführt. Mit den in den Maschinen, Zusatzmagazinen und im Roboter-Magazin enthaltenen Standard- und Sonderwerkzeugen ist der allergrößte Teil für die vor allem auch wiederkehrende Komplett-Bearbeitung eines breiten Kundenteile-Spektrums vollständig abgedeckt.

Schichtübergreifende Bearbeitung

Dadurch kann permanent produziert werden, und zwar weitgehend unabhängig von der Werkstückbeschaffenheit, den Bearbeitungsanforderungen und den Chargengrößen. Im Magazin für die Werkstückpaletten befinden sich Paletten der Größen 600 x 600 mm, 400 x 400 mm und 200 x 200 mm, auf denen Spannmittel für eines oder auch mehrere Werkstücke aufgespannt sind. Je nach Bearbeitungs-/Laufzeiten der einzelnen Werkstücke (zwischen 15 Minuten und 8 Stunden) arbeitet die Flexible Fertigungszelle über eine oder mehrere Schichten hinweg ihren Arbeitsvorrat automatisch und damit autark ab. Da die Beschickung mit Rohteilen beziehungsweise die Entnahme fertiger Teile hauptzeitparallel durchzuführen ist, lässt sich diese hoch integrierte Flexible Fertigungszelle bei Bedarf rund um die Uhr und damit hochproduktiv betreiben.

Sichtlich angetan vom Leistungsvermögen und vom Produktivitäts-Zuwachs meint Gottschling abschließend: „Wir haben oft Integral-Bauteile mit hohem Zerspanungsgrad zu bearbeiten, die höchsten Anforderungen an Genauigkeit, Fluchtung von Achsen und auch Oberflächengüte stellen. Mit der 5-Achsen-Technologie sowie dem hohen Automatisierungsgrad sind wir in der Lage, die Bauteile in einer bis zwei Aufspannungen in der gewünschten und vor allem reproduzierbaren Präzision wirtschaftlich herzustellen. Um die Genauigkeit zu gewährleisten, nutzen wir auch immer wieder das vorhandene Testprogramm ‚Kugelfräsen‘ von Hermle zum Überprüfen der Positionier-Funktionen. Das Einwechseln der unterschiedlichen Paletten, die wir wie die Spanntechnik auch selbst konstruiert sowie gefertigt haben, auf ein bereits ab Werk Hermle installiertes Standard-Nullpunkt-Spannsystem per Roboter, macht uns sehr flexibel in der Maschinenbelegung, und dasselbe gilt natürlich auch für die nach Arbeitsprogrammen per Roboter zur Verfügung zu stellenden Werkzeuge. Wir nutzen hier die 5-Achsen-Technologie und den beherrschbaren Automatisierungsgrad voll aus und können unseren Kunden somit High-End-Fertigungstechnik für ihre funktionsintegrierten Bauteile bieten.“ cs

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