Für die Serienbearbeitung kleiner, schlanker und komplexer Stangenelemente wird häufig eine Langdrehmaschine eingesetzt. Die Auswahl der richtigen Maschine erfordert jedoch mehr als nur den Vergleich von Achsenanzahl, Spindeldrehzahl oder maximalem Bearbeitungsdurchmesser.

Eine Maschine mit mehr Werkzeugen und Funktionen ist nicht automatisch die beste Wahl. Die richtige Konfiguration sollte anhand der Werkstückgeometrie, des Materials, der Toleranzen, der erforderlichen Bearbeitungsschritte, des Produktionsvolumens und der angestrebten Zykluszeit bestimmt werden.

Vor dem Kauf einer 20-mm-Sechs-Achs-Langdrehmaschine sollten Käufer die folgenden sieben Fragen sorgfältig prüfen.

1. Welche Teile wird die Maschine tatsächlich produzieren?

Die Maschinenauswahl sollte mit dem Werkstück und nicht mit dem Datenblatt der Maschine beginnen.

Käufer sollten folgende Informationen vorbereiten:

• Maximaler Rohstangendurchmesser;
• Durchmesser und Länge des Fertigteils;
• Werkstückmaterial;
• Verhältnis von Länge zu Durchmesser;
• Maß- und Geometrietoleranzen;
• Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit;
• Jährliche oder monatliche Produktionsmenge;
• Zielzykluszeit.

Eine Maschine mit 20 mm Durchmesser ist im Allgemeinen für Stangenmaterial innerhalb ihres spezifizierten Bearbeitungsbereichs ausgelegt, aber der maximale Stangendurchmesser allein entscheidet nicht darüber, ob die Maschine geeignet ist.

Der Käufer sollte außerdem prüfen, ob das Werkstück tiefe Bohrungen, Querbohrungen, Flächen, Nuten, Gewinde, Exzenter oder Bearbeitungen an der Rückseite aufweist. Diese Merkmale beeinflussen direkt die erforderliche Anzahl an Achsen, angetriebenen Werkzeugpositionen und die Konfiguration der Gegenspindel.

Professionelle Einkaufsratgeber für Werkzeugmaschinen empfehlen ebenfalls, vor dem Vergleich von Maschinenmodellen die Werkstückgröße, das Material und die erforderlichen Bearbeitungsschritte festzulegen.

2. Soll das Teil mit oder ohne Führungsbuchse bearbeitet werden?

Die Führungsbuchse ist eines der wichtigsten Konstruktionsmerkmale, das eine Schweizer Drehmaschine von einer herkömmlichen Drehmaschine mit festem Spindelstock unterscheidet.

Bei der Bearbeitung mit Führungsbuchsen wird der Werkstückträger nahe der Schnittstelle abgestützt. Dies trägt zur Reduzierung von Werkstückdurchbiegung und Vibrationen bei und macht die Konfiguration besonders geeignet für schlanke Teile und Komponenten, die eine stabile Rundlaufgenauigkeit erfordern.

Die Bearbeitung von Führungsbuchsen eignet sich im Allgemeinen für:

• Lange und schlanke Schäfte;
• Präzisionsstifte mit kleinem Durchmesser;
• Teile mit einem relativ hohen Längen-zu-Durchmesser-Verhältnis;
• Werkstücke, die eine stabile, kontinuierliche Unterstützung erfordern.

Die Bearbeitung ohne Führungsbuchse oder mit Spannfutter eignet sich oft besser für kurze Werkstücke. Sie kann Stangenreste reduzieren und ermöglicht je nach Maschine und Anwendung die Verwendung von weniger präzise vorbereitetem Stangenmaterial.

Die führenden Hersteller von Langdrehmaschinen bieten Maschinen an, die in beiden Betriebsarten arbeiten können, da die am besten geeignete Lösung von der tatsächlichen Teilegeometrie und dem Stangenmaterial abhängt.

Käufer sollten daher nicht einfach fragen, ob eine Maschine über eine Führungsbuchse verfügt. Sie sollten vielmehr fragen: Welcher Bearbeitungsmodus ist für mein spezifisches Werkstück wirtschaftlicher und stabiler?

3. Welche Arbeitsgänge müssen in einer Aufspannung abgeschlossen werden?

Der Hauptvorteil einer sechsachsigen CNC-Drehmaschine vom Typ Langdrehautomat besteht in ihrer Fähigkeit, mehrere Bearbeitungsprozesse auf einer einzigen Maschine zu kombinieren.

Je nach Werkzeugkonfiguration kann die Maschine Folgendes ausführen:

• Außen- und Innendrehen;
• Bohren und Ausbohren;
• Gewindeschneiden und Gewindebohren;
• Radialfräsen;
• Stirnflächenfräsen;
• Querlochbohrung;
• Nuten und Trennen;
• Nachbearbeitung.

Wenn das Teil nur einfaches Außendrehen und Bohren erfordert, kann eine einfachere Maschine ausreichen.

Wenn das Werkstück jedoch Seitenlöcher, Flächen, Schlitze, außermittige Löcher oder Merkmale an der Rückseite aufweist, benötigt die Maschine normalerweise angetriebene Werkzeuge, eine Spindelindexierung und eine Gegenspindel.

Der Käufer sollte eine vollständige Liste der Bearbeitungsschritte erstellen und bestätigen, welche Arbeitsgänge in einer Aufspannung durchgeführt werden können. Dies hilft festzustellen, ob Nachbearbeitungsmaschinen und manuelle Arbeit entfallen können.

4. Sind sechs Achsen und eine Gegenspindel notwendig?

Eine typische sechsachsige Langdrehmaschine kann beispielsweise folgende Achsenkonfiguration aufweisen:

Die zusätzliche Y-Achse auf der Gegenspindelseite ermöglicht komplexere Bearbeitungsvorgänge, wie z. B. Rückwärtsfräsen, Querbohren und Gewindeschneiden.

Eine Gegenspindel kann das Werkstück nach dem Abtrennen aufnehmen und die Rückseitenbearbeitung ohne manuelles Nachspannen durchführen. Bei geeigneten Maschinen können sich die Bearbeitungsvorgänge von Haupt- und Gegenspindel überlappen, was den gesamten Produktionszyklus verkürzt. Die offiziellen Spezifikationen von Tsugami beschreiben beispielsweise die simultane Bearbeitung von Haupt- und Gegenspindel sowie überlappende Rückwärtsfräsvorgänge als Methoden zur Reduzierung der Zykluszeit.

Dennoch sollten sechs Achsen nicht nur deshalb gewählt werden, weil die Konfiguration fortschrittlicher klingt. Käufer sollten prüfen, ob die geplanten Werkstücke tatsächlich Folgendes erfordern:

• Komplexe Rückbearbeitung;
• Mehrere Seitenbearbeitungsrichtungen;
• Gleichzeitiger Betrieb von Haupt- und Gegenspindel;
• Mehrere motorbetriebene Werkzeuge;
• Häufige Fertigung komplexer Bauteile.

5. Führt eine höhere Spindeldrehzahl zu höherer Produktivität?

Die Spindeldrehzahl ist wichtig, insbesondere bei der Bearbeitung von Teilen mit kleinem Durchmesser, bestimmt aber nicht allein die Produktivität.

Die tatsächliche Zykluszeit hängt auch von Folgendem ab:

• Spindelbeschleunigung und -verzögerung;
• Hohe Vorwärtsgeschwindigkeit;
• Werkzeuganordnung;
• Anzahl der Werkzeugwechsel;
• Schnittparameter;
• Haupt- und Gegenspindelsynchronisation;
• Reaktion des Stangenfutterautomaten;
• Spanabfuhr;
• Einrichtungszeit des Bedieners.

Eine Maschine mit hoher maximaler Spindeldrehzahl kann dennoch eine lange Zykluszeit aufweisen, wenn die Werkzeuganordnung ineffizient ist oder das Programm übermäßige Leerlaufbewegungen enthält.

Aus diesem Grund sollten Käufer eine Werkstückprobe oder eine Zykluszeitbewertung auf Basis einer tatsächlichen Zeichnung anfordern, anstatt nur die Spindeldrehzahl zu vergleichen.

6. Wie sollte die Bearbeitungsgenauigkeit überprüft werden?

Kataloggenauigkeit und tatsächliche Produktionsstabilität sind nicht immer gleich.

Vor der Bestellung einer Maschine sollte der Käufer die Abnahmekriterien festlegen, wie zum Beispiel:

• Kritische Maßtoleranzen;
• Rundheit und Zylindrizität;
• Konzentrizität;
• Positionstoleranz;
• Oberflächenrauheit;
• Wiederholbarkeit;
• Kontinuierliche Produktionsstabilität;
• Prüfverfahren und Messgeräte.

Bei der Serienfertigung empfiehlt es sich, mehrere Werkstücke nacheinander zu prüfen, nachdem die Maschine eine stabile Betriebstemperatur erreicht hat. Dies liefert aussagekräftigere Informationen als die Prüfung nur eines unmittelbar nach der Einrichtung gefertigten Werkstücks.

Die thermische Stabilität ist besonders wichtig, da Veränderungen an Spindel, Kugelgewindetrieben und Maschinenstruktur die Maßhaltigkeit bei langen Produktionsläufen beeinträchtigen können.

Die D206-Serie wird vom Hersteller mit einer Funktion zur Kompensation von Temperaturabweichungen beworben, die endgültigen Abnahmekriterien sollten jedoch weiterhin durch eine vereinbarte Werkstückprüfung und technische Spezifikation festgelegt werden.

7. Was ist im kompletten Maschinenprojekt enthalten?

Der Maschinenpreis ist nur ein Teil der Gesamtinvestition.

Für ein komplettes Projekt mit einer Langdrehmaschine können außerdem folgende Anforderungen bestehen:

• Automatischer Stangenvorschub;
• Führungsbuchsen und Spannzangen;
• Feste und angetriebene Werkzeughalter;
• Hochdruck-Kühlsystem;
• Späneförderanlage oder Spänesammelsystem;
• Ölnebelabscheider;
• Teilesammler;
• Transformator- oder Spannungsanpassung;
• Schneidwerkzeuge;
• Installation und Inbetriebnahme;
• Bediener- und Programmierschulung;
• Ersatzteile;
• Technischer Support per Fernzugriff oder vor Ort.

Käufer sollten klar zwischen Serienausstattung und Sonderausstattung unterscheiden.

Sie sollten vor der Bestellung auch die Stromversorgung, den Druckluftbedarf, die Stellfläche, die Fundamentbeschaffenheit, den Lieferumfang und die Garantiebedingungen bestätigen.

D206D als 20 mm Sechs-Achs-MaschineBeispiel

Laut den aktuellen Produktinformationen des Herstellers handelt es sich bei der D206D um eine sechsachsige CNC-Drehmaschine mit Langdrehautomatik und einem maximalen Bearbeitungsdurchmesser von 20 mm.

Die veröffentlichten Konfigurationen umfassen:

• X1-, Y1-, Z1-, X2-, Y2- und Z2-Achsen;
• Elektrische Hauptspindel und Gegenspindel;
• Live-Werkzeuge;
• Bis zu 29 Werkzeugpositionen;
• Bearbeitung der Haupt- und Gegenspindel;
• Maximale Spindeldrehzahlen von bis zu 10.000 U/min;
• Dreh-, Bohr-, Gewindeschneid-, Fräs- und Rückbearbeitungsmöglichkeiten.

Der Hersteller bietet derzeit sowohl FANUC- als auch SYNTEC-Versionen an. Da sich die beiden Versionen hinsichtlich Motorleistung und Komponentenkonfiguration unterscheiden, sollten Käufer die endgültigen technischen Spezifikationen entsprechend dem gewählten Steuerungssystem und der Bestellkonfiguration überprüfen.

Die Konfiguration vom Typ D206 kann für elektronische Steckverbinder, Präzisionswellen, Automobilkomponenten, kleine Ventilteile, Kommunikationskomponenten, Präzisionsbefestigungselemente und andere komplexe Stangendrehteile in Betracht gezogen werden, vorbehaltlich einer Werkstückbewertung.

Eine praktische Einkaufs-Checkliste

Vor der Anforderung eines endgültigen Angebots sollte der Käufer Folgendes bereitstellen:

1. 1 Eine 2D- oder 3D-Werkstückzeichnung;
2. 2 Rohmaterialart und Stangendurchmesser;
3. 3 Kritische Toleranzen und Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit;
4. 4 Erforderliches monatliches oder jährliches Produktionsvolumen;
5. 5 Zielzykluszeit;
6. 6 Erforderliche Bearbeitungsprozesse;
7. 7 Bevorzugtes CNC-Steuerungssystem;
8. 8 Spannung und Frequenz im Zielland;
9. 9 Erforderliche Zusatzausrüstung;
10. 10 Anforderungen an Werkstückmuster und -abnahme.

Die Bereitstellung vollständiger Informationen ermöglicht es dem Maschinenlieferanten, eine geeignete Konfiguration zu empfehlen, ein genaueres Angebot zu erstellen und den Bearbeitungsprozess vor Produktionsbeginn zu bewerten.

Abschluss

Die richtige Langdrehmaschine sollte nicht nur anhand von Kriterien wie Preis, maximalem Durchmesser, Achsenanzahl oder Spindeldrehzahl ausgewählt werden.

Eine verlässliche Kaufentscheidung sollte auf dem tatsächlichen Werkstück, dem Bearbeitungsprozess, der Produktionsmenge, den Genauigkeitsanforderungen und den gesamten Projektkosten basieren.

Für Käufer, die eine 20-mm-Sechs-Achs-Maschine in Betracht ziehen, ist der effektivste erste Schritt, die Werkstückzeichnung, das Material, die Toleranzen und das Produktionsziel zur technischen Bewertung an den Lieferanten zu senden. Dies hilft festzustellen, ob die gewählte Maschinen- und Werkzeugkonfiguration das Bauteil effizient, zuverlässig und wirtschaftlich fertigen kann.