Bearbeitungszentrum

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5-Achsen-Bearbeitungszentrum
Werkstückwechsel mit Roboter an einem Bearbeitungszentrum

Ein Bearbeitungszentrum (BAZ), auch Fertigungszentrum genannt, ist eine Werkzeugmaschine, die für einen automatisierten Betrieb ausgerüstet ist. Das BAZ ist dazu mit einer CNC-Steuerung ausgerüstet. Zur Erweiterung der Automatisierungsfunktionen können weitere Peripheriegeräte vorgesehen sein, wie z. B.:

Es handelt sich also um eine numerisch gesteuerte Maschine mit hohem Automatisierungsgrad zur Komplettbearbeitung von Bauteilen.

BAZ werden nach der Baurichtung der Spindel (horizontale BAZ oder vertikale BAZ) unterschieden. Ein weiteres Unterscheidungskriterium ist die Anzahl der Achsen.[1]

Neben den BAZ mit einer Arbeitsspindel gibt es zunehmend auch mehrspindlige Bearbeitungszentren. Diese BAZ haben dann zwei, drei oder vier Spindeln. Mit einem vierspindligen BAZ werden dann entsprechend vier Werkstücke gleichzeitig bearbeitet. Diese Maschinen werden zunehmend für die Fertigung größerer Losgrößen verwendet. Werden Teile aus dem Vollen gefräst, wird das Rohmaterial in der Regel in zwei jeweils zentrisch spannende Universalspannfutter aufgenommen. Damit ergibt sich ein sehr niedriger Umrüstaufwand, da für alle Teilevarianten das gleiche Spannfutter verwendet wird.

Komplexe, aufwendig zu bearbeitende Geometrien können heutzutage ebenfalls mehrspindlig bearbeitet werden. Die Fünf-Achs-Simultanbearbeitung auf mehrspindligen BAZ ist heute ebenfalls möglich und erprobt. Bei komplexen Gussteilen (Aluminium oder Stahl) dauert die Bearbeitung meist mehrere Minuten – oder sogar Stunden. Durch die Fertigung mit mehrspindligen BAZ lässt sich die Ausbringung bezogen auf den Flächenbedarf der Maschine also deutlich erhöhen.

Alle Vorteile der mehrspindligen Bearbeitung gegenüber der einspindligen:

  • höhere Ausbringung pro m² Stellfläche
  • Verringerung der Personalkosten, da weniger Maschinen installiert werden müssen
  • Niedrigere „Life-Cycle Costs“
  • höchste Produktivität[2]

Bearbeitungszentren können zur Erweiterung der Funktionalität mit dreh- und schwenkbaren Maschinentischen ausgerüstet sein, so dass in ihnen ein oder zwei zusätzliche Achsen zur Verfügung stehen. Auf neuesten Maschinen lassen sich auf drehbaren Tischen sogar anspruchsvolle Dreharbeiten ausführen.[1]

Bearbeitungszentren zeichnen sich durch einen automatischen Werkzeug- und Werkstückwechsler aus. Die Werkzeugwechselzeiten bzw. Span-zu-Span-Zeiten liegen bei modernen Bearbeitungszentren teilweise unter drei Sekunden, was die Taktzeiten erheblich verkürzt.

Inhaltsverzeichnis

Einsatz eines BAZ am Beispiel eines Tischlereibetriebs [Bearbeiten]

Tischler und Schreiner, die sich ein Bearbeitungszentrum (BAZ) angeschafft haben, setzen zur Programmerstellung in der Regel CAD-Programme ein, obwohl bis zu 90% der Teile aus Platten gefertigt werden. An den Teilen werden meistens Bohr- und Fräsarbeiten vorgenommen, die im CAD aufwändig gezeichnet werden müssen. Da bei einem Innenausbauer die Möbel sehr individuell gestaltet werden, handelt es sich in aller Regel um eine Einzelstückfertigung.

Das Verhältnis des zeitlich großen Entwurfsaufwands zur kurzen Bearbeitungszeit am BAZ ist daher sehr ungünstig.

Will man nun CAD und manuelle Teileprogrammierung umgehen, sollte man in der Arbeitsvorbereitung bzw. in dem im Einsatz befindlichen Schreinerprogramm die Teileart (Korpusboden, Korpusseite, Rückwand etc.) Länge und Breite, Lochreihe ja/nein, Nut, aber auch die beidseitige Bearbeitung eines Teiles einfach definieren können. Dazu müssen einerseits Grund-bzw. maschinenspezifische Daten einmalig als Stammdaten hinterlegt werden. Andererseits muss die Arbeitsvorbereitung teilespezifische Arbeitsgänge mit einfachen Parametern auslösen können.

Dazu benötigt man ein Generierungsprogramm, das die Teiledaten (Arbeitsschritte) in Echtzeit am BAZ errechnet, sobald man das Teil aufgelegt hat und den Bearbeitungsvorgang auslöst. Dieses System garantiert eine hohe Produktivität am BAZ. Da es aber nicht Herstellerunabhängig eingesetzt werden kann, ist ein Zusammenspiel von Schreinerprogramm - Generierungsprogramm - BAZ-Steuerung erforderlich. Das bedeutet einen gewissen Aufwand in der Vorbereitung des zum Einsatz kommenden BAZ, wobei die oben genannten Funktionen auch Auswahlkriterien sind.

Vorteile des Systems:

  • CAD benötigt man für max. 5% der Teile
  • kein Programmierer am BAZ
  • hohe Sicherheit für die Maßgenauigkeit (Arbeitsvorbereitung ist verantwortlich)
  • am BAZ kann entschieden werden, was wann gefertigt wird (Serveranbindung notwendig)
  • Einhaltung von Industriestandards durch hinterlegte Daten
  • kostengünstige Herstellung der Teile

Nachteile des Systems:

  • nicht alle BAZ kommen in Frage
  • nicht alle Schreinerprogramme kommen in Frage
  • bei der Auswahl des BAZ entscheidet auch die zukünftige EDV-Struktur
  • die Software sollte vor dem Kauf festgelegt und mit dem Maschinenhersteller abgeklärt werden

Siehe auch [Bearbeiten]

Quellen [Bearbeiten]

  1. ↑ a b Walter Frick: Evolutionäre Verbesserungen. In: Maschinen Markt. Vogel Industrie Medien GmbH & Co. KG, 2006, Ausgabe 8, S. 18
  2. ↑ Homepage der Schwäbische Werkzeugmaschinen GmbH - Zerspanung, abgerufen am 27. Februar 2012

Weblinks [Bearbeiten]

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