Unverzichtbare Horizontalbearbeitungszentren für hochpräzise Fertigung

Horizontalbearbeitungszentren (HMC) – Prozessbeschreibung

Bearbeitungszentrum mit einer zum Hallenboden parallelen Spindel.

Horizontale Bearbeitung ist eine gängige Wahl für massenproduzierte Metallprodukte in industriellen Anwendungen. Horizontale Maschinen variieren in Größe und Ausführung und verfügen über NC- und CNC-Funktionen.

Diese Maschinen zeichnen sich durch hohe Dynamik, schnelle Werkzeugwechsel und hervorragende Präzision aus. Wo Vielseitigkeit entscheidend ist, sollten Maschinen 3-, 4- und 5-Achsen-Fähigkeiten bieten.

Das Horizontalbearbeitungszentrum erlaubt viele Konfigurationen, einschließlich Roboterbe- und -entladung sowie Integration sekundärer Operationen. Dank der CNC-Fähigkeiten des HMC bieten sie Effizienz und Produktivität in Fertigungsoperationen.

Werkstätten, die neue Ausrüstung kaufen oder bestehende aufrüsten möchten, haben heute viele Möglichkeiten auf dem Markt. Zweifellos ist die Kaufentscheidung immer mit dem Geschäftsmodell des Unternehmens und den herzustellenden Teilen verbunden; jedoch ist es auch wichtig, wie wettbewerbsfähige Weltmarktausrüstung dem Hersteller helfen kann.

Vertikal- vs. Horizontalbearbeitungszentren

Vertikale und horizontale Bearbeitungszentren sind hervorragende Geräte, doch für viele Hersteller ist der Preis oft der entscheidende Faktor. Die meisten denken instinktiv, dass günstigere Hardware die offensichtliche Wahl ist, da weniger Kapital investiert werden muss. Der niedrigere Preis ist einer der Hauptgründe, warum sich die meisten Hersteller für ein Vertikalbearbeitungszentrum (VMC) statt eines Horizontalbearbeitungszentrums (HMC) entscheiden.

Wenn ein Hersteller jedoch über den Anschaffungspreis hinausblickt und die Dollar pro gefertigtem Teil oder die Teilekosten untersucht, können viele Faktoren die Kapitalrendite (ROI) einer Maschine beeinflussen. Beispielsweise verengt sich die Preislücke bei Betrachtung der Zykluszeit. Ein HMC kann den Durchsatz Ihrer Werkstatt erheblich steigern. Tatsächlich verzeichnen Hersteller eine Reduzierung der Zykluszeit um 30 bis 50 % im Vergleich zur Verwendung eines VMC für dieselbe Aufgabe.

Eine Erklärung findet sich in der Fähigkeit des HMC zur Chargenbearbeitung, bei der Teile als Gruppe zur gleichzeitigen Bearbeitung behandelt werden. Das Horizontalbearbeitungszentrum bietet zudem zusätzlichen Zugang zu Teilen. Mehrere Werkstückoberflächen können in einer einzigen Spannung bearbeitet werden. Dadurch kann ein Teil, der auf einer Vertikalmaschine sechs Operationen erfordert, auf einer Horizontalmaschine in nur zwei Operationen abgeschlossen werden. Chargenbearbeitung oder die Möglichkeit, mehrere Seiten in einer Spannung zu bearbeiten, führt zu besserer Teilequalität. Die Fähigkeit, Rüst-, Wartungs- und Bearbeitungszeiten zu reduzieren, macht horizontale Maschinen zur idealen Lösung für repetitive, kleinvolumige Aufträge.

Zudem sind Palettenwechsler typischerweise an Horizontalbearbeitungszentren angebaut, sodass Teile in Spannvorrichtungen vorgerüstet und in Sekunden ausgetauscht werden können. Diese Reduzierung der Be- und Entladezeiten minimiert Stillstandszeiten und Personalbedarf. Das Hinzufügen mehrerer Paletten kann auch Automatisierung unterstützen, die Spindelauslastung erhöhen und unbeaufsichtigten Betrieb ermöglichen.

Hohe Geschwindigkeiten sind ein weiterer Vorteil horizontaler Maschinen – sie sind typischerweise etwa 65 % schneller als Vertikalmaschinen. Bewegungen können für parallele Bearbeitung kombiniert werden, was Zykluszeiten reduziert.

Bei VMCs müssen Bediener die Spindel oft für längere Zeiträume anhalten, wenn Werkzeug- oder Teilewechsel erforderlich sind. Horizontale Maschinen können jedoch Werkzeugwechsel während des Indexierens durchführen. Im Durchschnitt sind Werkzeugwechsel am HMC etwa 30 % schneller als am VMC. Je mehr Werkzeugwechsel an einem Teil vorgenommen werden, desto größer die Chance auf Kostensenkung.

Werkzeugmanagement kann ebenfalls Geld sparen. Während die horizontale Konfiguration kürzere und steifere Werkzeuge bietet, unterstützt sie typischerweise größere Werkzeugwechslerkapazitäten. Mit einer Werkzeugkapazität von 60 bis 300+ können alle Werkzeuge in der Maschine gelagert werden, was Zeit beim Bestücken des Werkzeugwechslers spart. Dies ist eine der Funktionen, die es ermöglichen, Arbeit an einer Horizontalmaschine einzurichten und diese dann unbeaufsichtigt laufen zu lassen.

Der Arbeitsraum ist ein weiteres Thema. Eine horizontale Maschine bietet mehr als das Vierfache des Arbeitsraums einer vertikalen Maschine. Dieser zusätzliche Raum ermöglicht es Bedienern, mehr Teile zu konfigurieren und Werkzeugwechsel auf diese zusätzlichen Teile zu verteilen, was Zykluszeit und Kosten pro Teil reduziert. Die Ergonomie der Horizontalmaschine umfasst eine komfortable Arbeitshöhe, bei der der Bediener Teile stehend aufrecht be- und entladen kann. Das Werkstück befindet sich auf Augenhöhe, und ein Fußpedal ermöglicht das Drehen des Teils für Zugang zur Vorder- und Seite der Palette.

Bessere Späneabfuhr ist ein zusätzliches Attribut der horizontalen Bearbeitung, dank Spindelorientierung, Kühlmittel durch die Spindel und Späneevakuierung. An einer Horizontalmaschine zieht die Schwerkraft die Späne vom Werkstück weg und aus dem Schnitt in den Späneverwaltungsbereich. Diese Eigenschaften beeinflussen nicht nur den Personalaufwand, sondern auch die Qualität durch die Vorteile der Späneabfuhr und Kühlmittelverwaltung. Zwar gelten Vertikalmaschinen oft als präziser bei Bohren und Ausbohren, da sie keine Spindelschräge haben und weniger Achsen besitzen, doch ihre Bauweise führt dazu, dass Späne in tiefen Taschen steckenbleiben – was Nachschneiden verursacht, das Teilequalität und Werkzeugstandzeit beeinträchtigt.

All diese Merkmale beeinflussen die direkten Personalkosten. Da der Bediener nicht den ganzen Tag vor der Horizontalmaschine stehen muss, um Werkzeugkorrekturen vorzunehmen, Teile zu be- und entladen und Späne zu entfernen, können die Personaleinsparungen in Kombination mit reduzierter Zykluszeit ein echter Gewinn sein. Personal kann auf andere Operationen umverteilt werden.

Um die wahren Kosten einer Maschine genau zu beurteilen, sollte ein Hersteller alle Zahlen bei der Maschinenwahl berücksichtigen, beispielsweise:

• Zykluszeitreduzierung
• Weniger Spannungen
• Kosteneinsparungen bei Nicht-Schneidezeiten
• Reduzierung der Eilgangsgeschwindigkeiten
• Reduzierter Personalbedarf

Zusammen können diese Faktoren – je nach Anwendung – zwischen Zehntausenden und Hunderttausenden Dollar pro Jahr ausmachen und die Investitionslücke zwischen dem Anschaffungspreis von VMC und HMC schnell schließen. Wenn also alle Kosten in Ihre Investition einbezogen werden, sorgt eine fundiertere Entscheidung basierend auf dem tatsächlichen ROI dafür, dass Ihre Werkstatt weltweit wettbewerbsfähig bleibt.

Letztlich muss der Hersteller die beste Ausrüstung für seine Anwendung wählen. Wenn Sie jedoch drei oder mehr VMCs an Ihrer Kapazitätsgrenze betreiben und eine Ausrüstungsaufrüstung erwägen, ist es vielleicht an der Zeit, ein Horizontalbearbeitungszentrum zu testen, um höchste Produktivität und besten Wert zu erzielen.