Fräs-Drehzentren verstehen: Funktionsweise & Anwendungen

Was sind Fräs-Drehzentren?

CNC-Fräs-Drehzentren, oft als Dreh-Fräszentren oder Turn-Mill abgekürzt, sind Werkzeugmaschinen, die ein Werkstück auf einer Drehachse basierend auf einer Drehmethode rotieren lassen, um verschiedene Bearbeitungsvorgänge durchzuführen: Schneiden, Verformen, Bohren, Stirnseitenbearbeitung und Drehen. Diese Operationen werden mit Bearbeitungswerkzeugen ausgeführt, um Objekte zu erzeugen, die symmetrisch zur von einer Spindel angetriebenen Achse sind – die Spindel ist die drehende Einheit der Maschine, bestehend aus zentraler Welle, Hülse, Lager und umgebenden Komponenten.

Was bedeutet "Fräs-Drehen" eigentlich?

Historisch konnte Drehen nur an einer dedizierten Drehmaschine, Fräsen nur an einer Fräsmaschine durchgeführt werden. Die beiden Bearbeitungsprozesse waren aufgrund technischer Schwierigkeiten nie wirklich integriert.

Mit dem Aufkommen von angetriebenen Revolvern und angetriebenen Werkzeugen (Live Tools) wurden die Funktionen von Drehen und Fräsen jedoch allmählich in eine einzige Maschine integriert, was den Prozess erheblich einfacher und effizienter machte. Diese multitasking-fähigen Maschinen heißen CNC-Fräs-Drehzentren, 5-Achs-Fräs-Drehen oder kurz Turn-Mill. Die gängigste Anordnung ist das vertikale Fräs-Drehzentrum mit typischem Spannmechanismus.

Vertikale Fräs-Drehzentren

In einem vertikalen Fräs-Drehzentrum werden Werkstücke vertikal gespannt, und das Schneidwerkzeug wird in identischer Richtung für die vertikale Bearbeitung montiert. Durch die Schwerkraft ist das Spannen stärker und stabiler. Diese Maschinentypen werden typischerweise für Prozesse mit hoher Präzision gefertigt: Automobilindustrie, Sportgeräte, Luftfahrtindustrie und andere Branchen mit größeren Projekten.

Der Spannmechanismus platziert die Spindel hinter dem Spannfutter. Die Spindel kann durch Riemen oder andere Antriebsmechanismen angetrieben werden. Wie andere Werkzeugmaschinen (Bearbeitungszentren, Fräsmaschinen) können vertikale Fräs-Drehzentren mit angetriebenen Werkzeugen ausgestattet werden, um Vielseitigkeit und Funktionalität zu verbessern und mehr Bearbeitungsmöglichkeiten zu bieten.

Programmierung von Fräs-Drehzentren

Fräs-Drehzentren sind im Wesentlichen eine Drehmaschine mit mehreren Fräsoperationen. Viele Dinge geschehen gleichzeitig im Inneren, aber die einzelnen Bewegungen sind nicht so komplex, wie man denken könnte.

Neben dem grundlegenden Schneiden wollen Sie Operationen synchronisieren: z. B. Abstechen, Werkstücktransfer vom linken zum rechten Spindelstock etc. Sie wollen auch, dass die Operationen an linker und rechter Spindel zeitlich ausbalanciert sind. Es gibt immenses Zeitersparnispotenzial, da an beiden Spindeln gleichzeitig geschnitten werden kann.

Sie müssen Programme erstellen, um Stillstandszeiten zu minimieren, mit CAM-Software (Computer-Aided Manufacturing). Die Software muss die notwendigen Codes erzeugen, die auf dem Turn-Mill funktionieren.

Die Offline-Programmierung besteht aus zwei Aspekten: Erstellen eines Programms, das die Aktionen des Drehzentrums steuert, und Umwandlung in Code für Ihr spezifisches Turn-Mill-Modell. Diese Kombination heißt Postprozessing und ist essenziell. Sie wollen immer sicherstellen, dass die Codes wie beabsichtigt funktionieren – sonst müssen Sie sie anpassen. Hier Tipps zur Softwareauswahl:

• Einheitsgröße passt nicht für alle – Sie können nicht eine Software für alle Fräs-Drehzentrum-Modelle nutzen.
• Programmieransätze unterscheiden sich zwischen Werkstätten und Anbietern: Teile-Dokumentation, elektronische Dateien, Zeichnungen etc.
• Bei Maschinen mit erheblichen Investitionen: Erarbeiten Sie sich Grundwissen durch Recherche. Verlassen Sie sich nicht blind auf Herstellerangaben.
• Stellen Sie sicher, dass der Hersteller eine Softwaredemo anbietet – in moderatem Tempo, verständlicher Sprache.
• Sichern Sie einen unabhängigen, dedizierten Ansprechpartner für Softwareprobleme.

Werkzeugwesen bei Fräs-Drehzentren

Das Einzigartige am Fräs-Drehzentrum: Das Turn-Mill-System hat eine Spindel, die manchmal fräst oder ein statisches Werkzeug zum Drehen hält. Dieses Setup kann die Werkzeughalte-Hardware belasten.

Deshalb raten Experten, Fräs-Drehzentren von Herstellern zu beziehen, die Frässpindeln mit verschiedenen Werkzeugaufnahmesystemen anbieten. Die Nachfrage nach Werkzeugaufnahmefähigkeit ist viel höher als bei reinen Dreh- oder Fräsmaschinen.

Indexierung ist kritisch, da Sie die Spindel praktisch für rotierende und statische Werkzeuge nutzen. Glücklicherweise haben viele Hersteller heute spezialisierte Ingenieure für Werkzeugwesen bei Multifunktionsbearbeitung. Sie sind gute Quellen für Information und Beratung. Einige bieten sogar Zubehör und Werkzeuge speziell für Multifunktionsmaschinen: Drehspindeln, feste Spannfutter, Hydraulikzylinder etc. – weltweit in der Industrie verbreitet.