CNC-Drehmaschine mit zwei Spindeln für die Bearbeitung von Wellen und Rohren

Wie D zweispindelige CNC-Drehmaschinen Eliminierung sekundärer Einrichtungen mit einer Ausrichtgenauigkeit unter 0,01 mm

Werkstücktransport von vorn nach hinten: Ausschluss handlingsbedingter Fehler

Bei der herkömmlichen CNC-Drehbearbeitung müssen die Bediener die Werkstücke manuell für die Bearbeitung der zweiten Seite umpositionieren, was zu Ausrichtungsproblemen von bis zu 0,05 mm führen kann und die für Präzisionsteile – wie etwa in Hydrauliksystemen verwendete Komponenten – erforderliche Konzentrizität beeinträchtigt. Hier kommen Doppelspindelmaschinen ins Spiel: Sie lösen dieses Problem, indem sie den gesamten Vorder- zu Rückseite-Prozess automatisieren. Sobald die Hauptspindel ihren Teil der Bearbeitung abgeschlossen hat, übernimmt unmittelbar die Nebenspindel und greift das Werkstück bereits während des Bearbeitungszyklus selbstständig an. Diese Systeme gewährleisten typischerweise eine Positionsgenauigkeit unter 5 Mikrometer. Ihre besondere Effektivität beruht auf dem nahtlosen Übergang zwischen den beiden Spindeln. Da kein menschliches Eingreifen erforderlich ist, entfallen Handhabungsfehler – und vor allem bleibt die Unwucht während der gesamten Fertigungslaufzeit auf ± 0,008 mm begrenzt. Zudem berichten Fabriken von einer Zeitersparnis bei der Rüstung von nahezu zwei Dritteln beim Wechsel auf diese fortschrittlichen Systeme.

Statische/dynamische Spindelsynchronisation für eine Andockgenauigkeit von 0,01 mm

Das gesamte System arbeitet über einen sogenannten Zweistufen-Synchronisationsprozess. Zunächst folgt die statische Einrichtungsphase, in der Laser jene kritischen Referenzpunkte setzen, die unsere Ausgangsposition bilden. Sobald dann Bewegung einsetzt, greifen die Servomotoren ein und vergleichen die Positionen zwischen Haupt- und Nebenspindel mit beeindruckenden 500 Mal pro Sekunde. Dadurch kann das System dynamisch auf zahlreiche Einflüsse reagieren – etwa thermische Ausdehnung, Rotationskräfte sowie geringfügige mechanische Verschiebungen im Laufe der Zeit. Industrielle Tests haben gezeigt, dass dieses Verfahren selbst bei ununterbrochenem, tagelangem Betrieb ohne Überwachung stets Docking-Ziele mit einer Genauigkeit von 0,01 mm oder besser erreicht. Warum ist das wichtig? Denn bereits eine geringfügige Abweichung bei der Ausrichtung kann langfristig zu gravierenden Problemen führen. Automatikgetriebe sind hier besonders empfindlich: Abweichungen außerhalb der Toleranz von ±0,012 mm verursachen bereits Geräusch-, Vibrations- und Harshness-Probleme, die letztendlich die Gesamtleistungsfähigkeit des Fahrzeugs beeinträchtigen.

Stabilisierung langer, schlanker Wellen und Rohre mit einer starren Struktur und synchroner Spindelsteuerung

Bekämpfung vibrationsbedingter Ovalität bei Werkstücken mit 800 mm durch die Steifigkeit des Graugussbetts

Bei der Bearbeitung schlanker Werkstücke mit einer Länge von über 800 mm werden harmonische Schwingungen zu einem gravierenden Problem, das häufig Ovalitätsfehler verursacht, die 50 Mikrometer überschreiten können. Um diesem Problem entgegenzuwirken, setzen Hersteller auf Drehmaschinen mit zwei Spindeln (CNC-Drehmaschinen), die speziell mit mineralgefüllten Gusseisenbetten ausgestattet sind. Diese Betten dämpfen Schwingungen um rund 40 Prozent besser als herkömmliche Stahlrahmen. Die massive Konstruktion dieser Maschinen hilft dabei, störende Zerspanungsschwingungen zu absorbieren, wodurch die Durchbiegung in der Spannmitte um etwa drei Viertel reduziert wird. Zudem gewährleistet sie eine gleichmäßige Spannkraft über die gesamte Länge des zu bearbeitenden Werkstücks. Was bedeutet das alles? Eine stabile Rundlaufgenauigkeit, die für kritische Anwendungen wie Öl- und Gasleitungen oder Antriebswellen unverzichtbar ist. Fehlt die erforderliche Stabilität, führt jede Verformung während der Bearbeitung zu Beeinträchtigungen sowohl der Druckdichtheit als auch des Rotationsgleichgewichts in diesen entscheidenden Anwendungen.

SSC-Algorithmen zur Aufrechterhaltung einer Rundheit < 0,005 mm bei Stahlwellen bis zu 1,2 m

Das System für die synchrone Spindelsteuerung arbeitet mit hochauflösenden Encodern und intelligenten Algorithmen, um die Spindeldrehungen innerhalb von etwa 0,001 Grad zu synchronisieren – selbst bei Temperaturschwankungen oder unterschiedlichen Werkzeugbelastungen. Bei der Bearbeitung dieser 1,2-Meter-Stahlwellen ermöglicht diese Technologie eine kontinuierliche Bearbeitung der Lagerzapfen, wobei die Rundheit unter 5 Mikrometer bleibt – das entspricht etwa einem Zehntel der Dicke eines einzelnen Haars. Die Beseitigung von Schwingungen (Chatter), die durch unsynchrone Drehbewegungen verursacht werden, ermöglicht es Fertigungsbetrieben, die ASME-B46.1-Normen für Oberflächenqualität einzuhalten und gleichzeitig die Standzeit ihrer Schneidwerkzeuge um rund 30 % zu erhöhen. Zudem liegt die Oberflächenrauheit bei gehärteten Stahlteilen unter 1,6 Mikrometer – ein entscheidender Faktor für die Qualitätskontrolle in präzisionsorientierten Fertigungsprozessen.

Mehroperationen-Bearbeitung in einer Aufspannung: Leistungsturret mit Y-Achsen-Interpolation

Ersetzen von drei Maschinen (Drehmaschine/Fräsmaschine/Bohrmaschine) durch integrierte Flanschbearbeitung

CNC-Drehmaschinen mit Doppelspindeln und angetriebenen Werkzeugrevolvern kombinieren Dreh-, Fräs- und Bohrfunktionen innerhalb nur eines Spannvorgangs. Diese Maschinen ersetzen im Grunde separate Drehmaschinen, Fräsmaschinen und Bohrmaschinen für unterschiedliche Aufgaben. Bei der Bearbeitung komplexer Teile wie Flansche, Schraubenmuster oder jener anspruchsvollen querbohrten Löcher ist es nicht mehr erforderlich, das Werkstück zwischen den Maschinen zu bewegen. Dadurch entfallen sämtliche störenden Handhabungsfehler, die bei der Übertragung zwischen den Maschinen auftreten. Hersteller berichten von einem Rückgang der Ausrichtungsprobleme um rund 60 Prozent beim Übergang von herkömmlichen Mehrmaschinensystemen zu diesen integrierten Systemen. Da das Werkstück während des gesamten Bearbeitungsprozesses montiert bleibt, gewährleistet die Maschine eine konstante Positioniergenauigkeit mit einer Toleranz von etwa 0,01 mm für jedes gefertigte Merkmal.

Y-Achsen-interpoliertes exzentrisches Gewindeschneiden und Stirnfräsen an Rohrenden

Mit einer integrierten Y-Achse können Maschinen exzentrisch positionierte Werkstücke bearbeiten, ohne die Teile vorher umpositionieren zu müssen. Denken Sie beispielsweise an nicht symmetrisches Gewindeschneiden oder Stirnfräsen an den Enden von Rohren. Das System passt sich während des Schneidens durch harte Materialien tatsächlich selbstständig an und gewährleistet so eine sehr gute Konzentrizität von etwa 0,005 mm sowie außerordentlich glatte Oberflächen mit einer Rauheit von unter 1,6 Mikrometern auf gehärtetem Stahl. Für hochwertige Drehzentren bedeutet dies, dass komplizierte Endbearbeitungen in einem einzigen Durchgang fertiggestellt werden können, anstatt mehrfach anhalten und neu starten zu müssen. Die Zykluszeiten reduzieren sich um rund 45 % im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, bei denen jeder Arbeitsschritt separat ausgeführt werden musste. Dies ist verständlich, wenn man Produktionshallen betrachtet, die bestrebt sind, die Effizienz zu maximieren, ohne dabei Qualitätsstandards zu beeinträchtigen.

Kosten pro Teil durch Automatisierungsintegration in Hochvolumen-Doppelspindelmaschinen senken CNC-Drehmaschine Produktion

Wenn der robotergestützte Werkstücktransport mit Drehmaschinen mit zwei Spindeln kombiniert wird, eröffnet sich tatsächlich die Möglichkeit für eine vollautomatisierte, „lichtlose“ Fertigung, die die Kosten pro Werkstück – insbesondere bei großen Losgrößen – senkt. Allein der Automatisierungsaspekt kann die Wartezeiten zwischen den Bearbeitungsschritten um rund 60 bis sogar 75 Prozent reduzieren. Und vergessen wir nicht die beiden Spindeln, die gleichzeitig an beiden Enden des Werkstücks arbeiten und dadurch typischerweise weitere ca. 30 Prozent der Bearbeitungszeit einsparen. Hinzu kommen Ausschussraten, die meist unter 0,8 % bleiben, sowie eine verbesserte Lastverteilung auf die Werkzeuge – was zu geringerem Verschleiß führt. Dadurch sinken die betrieblichen Kosten für den Hersteller pro gefertigtem Teil um 40 bis 50 %. Diese Anlagen eignen sich besonders gut zur Fertigung von Komponenten wie Antriebswellen, hydraulischen Rohren und sämtlichen zylindrischen Teilen, bei denen Rotationssymmetrie entscheidend ist.

Häufig gestellte Fragen zu Drehmaschinen mit zwei Spindeln (CNC)

Was ist der Hauptvorteil der Verwendung von Drehmaschinen mit zwei Spindeln?

Zweispindelige CNC-Drehmaschinen eliminieren sekundäre Einrichtungen durch eine Ausrichtung mit Genauigkeit unter 0,01 mm, wodurch handlingsbedingte Fehler reduziert und die Effizienz in der Produktion gesteigert wird.

Wie gewährleisten zweispindelige CNC-Drehmaschinen eine präzise Ausrichtung?

Sie nutzen eine statische/dynamische Spindelsynchronisation, die eine präzise Andockgenauigkeit innerhalb von 0,01 mm ermöglicht – selbst bei kontinuierlichem Betrieb.

Können zweispindelige CNC-Drehmaschinen lange, schlanke Werkstücke bearbeiten?

Ja, dank ihrer steifen Konstruktion und der synchronen Spindelsteuerung stabilisieren sie lange und schlanke Werkstücke, bewahren die Rundlaufgenauigkeit und bekämpfen vibrationsbedingte Probleme.

Wie tragen zweispindelige CNC-Drehmaschinen zur Kostenreduzierung bei?

Durch die Integration von Automatisierung und effizientes Werkstückhandling senken sie die Kosten pro Werkstück deutlich, indem sie Bearbeitungs- und Maschinenlaufzeiten sowie Ausschussraten verringern.

Sind zweispindelige CNC-Drehmaschinen für Mehroperationen-Bearbeitung geeignet?

Absolut, sie können herkömmliche Aufbauten durch ihre integrierten Funktionen ersetzen und komplexe Aufgaben wie Drehen, Fräsen und Bohren innerhalb einer einzigen Aufspannung bewältigen.