Hochgeschwindigkeitsdrehen auf einer CNC-Drehmaschine mit Schrägbett

A CNC-Drehmaschine Die CNC-Drehmaschine ist eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von Drehteilen, die durch die Integration von CNC-Steuerungstechnik in konventionelle Horizontaldrehmaschinen entwickelt wurde und zu den am weitesten verbreiteten Metallbearbeitungsmaschinen zählt. Ihre Kernlogik basiert auf dem CNC-System, das vorprogrammierte NC-Bearbeitungsprogramme speichert und ausführt. Dabei werden Spindeldrehzahl, Vorschubgeschwindigkeit, Werkzeugweg und Schnittvorgänge der Werkzeugmaschine automatisch gesteuert, um die Werkstückbearbeitung abzuschließen. Dies unterscheidet sie von konventionellen Drehmaschinen, bei denen die Vorschubbewegungen kontinuierlich manuell gesteuert werden müssen.

I. Zentrale Betriebsprinzipien

Bei der Bearbeitung wird das Stangenmaterial oder der geformte Rohling vom Spindelfutter eingespannt und dreht sich mit der Spindel als Teil der Hauptdrehbewegung; das auf dem Werkzeughalter montierte Drehwerkzeug führt eine lineare Vorschubbewegung in axialer (Z-Achse) und radialer (X-Achse) Richtung aus, angetrieben von einem Servomotor.

Das CNC-System liest die Koordinaten, die Spindeldrehzahl und die Schnittparameter aus dem Programm und steuert diese beiden Bewegungen in Echtzeit. Es koordiniert sich mit dem Werkzeug, um Bearbeitungsvorgänge auf rotierenden Flächen wie Außenkreisen, Innenbohrungen, Stirnflächen, Kegelflächen, Kreisbögen, Gewinden und Nuten durchzuführen. Einige fortschrittliche Modelle unterstützen angetriebene Werkzeuge und die C-Achsen-Indexierung, wodurch einfache Fräsbearbeitungen im Rahmen der Verbundbearbeitung möglich sind.

II. Typische Bauteile

Spindeleinheit

Die Spindel, bestehend aus Spindelmotor, Spindellagern und Spannfutter, erzeugt die primäre Schnittbewegung durch Rotation des Werkstücks. Die Rotationsgenauigkeit und die dynamische Auswuchtung der Spindel bestimmen direkt die Rundheit und Oberflächenrauheit des Werkstücks. Die Videoanlage ist mit einer hochpräzisen Spindel mit hoher Steifigkeit ausgestattet und eignet sich für kontinuierliche Hochgeschwindigkeits-Schneidprozesse.

Bett und Führungswege

Man unterscheidet zwei Arten: Flachbett- und Schrägbett-Drehmaschinen. Die Schrägbett-Bauweise bietet eine überlegene Späneabfuhr, eine hohe Beständigkeit gegenüber Schnittvibrationen und ermöglicht das automatisierte Be- und Entladen; sie ist derzeit die gängigste Bauweise für Präzisions-CNC-Drehmaschinen.

Werkzeughaltersystem

Dieses System dient zur Aufnahme verschiedener Drehwerkzeuge und umfasst Werkzeughalter und motorisierte Werkzeugrevolver. Der Werkzeughalter ermöglicht den automatischen Werkzeugwechsel und erfüllt somit die Anforderungen der kontinuierlichen Mehrprozessbearbeitung ohne manuelle Werkzeugwechsel.

Vorschubservosystem

Dieses System besteht aus einem Servoantrieb, einem Servomotor und einer Kugelumlaufspindel und steuert präzise die Positionierung und den Vorschub der X- und Z-Achse, wodurch die Positioniergenauigkeit und Wiederholgenauigkeit der Werkzeugmaschine bestimmt werden.

CNC-Steuerungssystem

Als „Rechenzentrum“ der Werkzeugmaschine unterstützt es die G-Code-Programmierung, die grafische Simulation und die Parameterkompensation und ermöglicht so die Korrektur von Maßfehlern sowie die Speicherung und den Abruf von Programmen.

Hilfssysteme zur Kühlung, Späneabfuhr und Schmierung

Diese Systeme sind für die Kühlung des Schneidbereichs, die Entfernung von Metallspänen und die kontinuierliche Schmierung der beweglichen Teile verantwortlich und gewährleisten so den stabilen Betrieb der Werkzeugmaschine über längere Zeiträume.

III. Bearbeitungsmöglichkeiten

CNC-Drehmaschinen bearbeiten hauptsächlich rotierende Teile:

Wellen, Flansche, Hülsen, Gewindeteile und verschiedene unregelmäßige, rotierende, gekrümmte Oberflächenteile;

Zu den Bearbeitungsverfahren gehören: Außendrehen, Innenbohren, Plandrehen, Anfasen, Einstechen, Abstechen, metrisches/zölliges Gewindeschneiden und Formen von Kreisbogenflächen.

IV. Technische Merkmale

Hohe Bearbeitungskonstanz

Sobald ein Programm fehlerfrei ist, weisen die in Serien gefertigten Werkstücke nur minimale Maßabweichungen auf, wodurch menschliche Fehler aufgrund von Unterschieden im Können der Bediener herkömmlicher Drehmaschinen ausgeschlossen werden.

Hervorragende Fähigkeit zur Bearbeitung komplexer Konturen

Durch den Einsatz von CNC-Interpolation kann die Maschine kontinuierliche Bögen und komplexe gekrümmte Rotationskonturen bearbeiten, die auf manuellen Drehmaschinen schwer zu realisieren sind.

Hoher Automatisierungsgrad

In Kombination mit einem Zuführer und einer Teileentnahmevorrichtung ermöglicht es die unbeaufsichtigte, kontinuierliche Bearbeitung und eignet sich daher für die Serienfertigung von Bauteilen.

Gute Flexibilität

Um das zu bearbeitende Produkt zu ändern, muss lediglich das CNC-Programm ausgetauscht und die Werkzeuge geringfügig angepasst werden. Im Vergleich zu spezialisierten Umformmaschinen bieten CNC-Drehmaschinen deutliche Vorteile für die Fertigung kleiner Serien mit hoher Variantenvielfalt.

V. Anwendungsgebiete

CNC-Drehmaschinen sind in Branchen wie dem Präzisionsmaschinenbau, der Automobilteilefertigung, der Herstellung von Hydraulik- und Pneumatikkomponenten, dem Baumaschinenbau, dem Formenbau, der allgemeinen Hardwarefertigung und der Fertigung von Teilen für medizinische Geräte weit verbreitet und bilden die grundlegende Kernausrüstung in Bearbeitungswerkstätten.