Werkzeugmaschinen

1 Fertigungsautomatisierung

1.1 Sondermaschinen

Ein Vergleich der steuerbaren Bewegungen und der Gr├Â├če des Arbeitsraumes einer gegebenen Werkzeugmaschine mit dem tats├Ąchlichen Bedarf f├╝r die Fertigung eines bestimmten Werkst├╝ckes zeigt meist ein ├ťberangebot der Maschine. Bei gro├čen St├╝ckzahlen f├Ąllt dieses Mi├čverh├Ąltnis immer mehr ins Gewicht: Der Einsatz einer auf das Werkst├╝ck ausgerichteten Werkzeugmaschine, einer Einzweckmaschine bietet sich an. Fallen an dem Werkst├╝ck mehrere Verfahren an, sind also mehrere Einzweckmaschinen nacheinander erforderlich. Werden diese sinnvoll miteinander verkettet, ergibt sich eine Sondermaschine.

Sondermaschinen sind Werkzeugmaschinen, die f├╝r ein bestimmtes Werkst├╝ck aus mehreren miteinander verketteten Einzweckmaschinen zusammengestellt werden.




bis inkl. † bewegliche Aufbauten

Spindeleinheit (DIN 69641 ff.)
Tr├Ąger rotierender Werkzeuge, Arbeitsspindel mit oder ohne Eigenvorschub, mit oder ohne zus├Ątzliche Steuereinrichtung f├╝r seitliches Verschieben des Werkzeugs (z. B. Querdrehen).

‚ Schlitten - (DIN69572) und ƒ Vorschubeinheit
Sie ist immer dann erforderlich, wenn die Spindeleinheit keinen Eigenvorschub hat. Der Antrieb erfolgt ├╝ber Zahnradgetriebe und Schraubgetriebe durch einen E - Motor oder direkt durch einen Hydraulikmotor. Die Wege werden meist ├╝ber Nocken und elektrische Grenztaster eingestellt, die Geschwindigkeit kann gestuft einstellbar sein.

" Getriebeeinheit
Sie ├╝bersetzt die Motordrehzahl auf die erforderliche Arbeitsspindeldrehzahl. Die ├ťbertragung des Drehmomentes erfolgt ├╝ber Riemen, Zahnradgetriebe oder direkt.

... Zustelleinheit
Auf ihr werden Baugruppen montiert, die (z.B. zum Werkzeugwechsel) aus dem Arbeitsbe reich gefahren werden m├╝ssen. Sie entspricht im Aufbau der Schlitteneinheit, die Bewegung wird von Hand oder motorisch erzeugt.

† Rundschalttischeinheit (DIN 69514)
Tr├Ąger der Werkst├╝ckspannvorrichtung, meist als Rundschalttisch zum Positionieren eingesetzt.

‡ bis inkl. Š Unterbauten

‡ Mitteneinheit (DIN 69513, DIN 69521)
Als Tr├Ąger der Positioniereinheit (Rundschalttisch, Schiebeschalttisch, ...) ist sie das Kernst├╝ck der Maschine. Sie kann auch zwischen handels├╝blichen Werkzeugmaschinen als Verbindungsst├╝ck aufgestellt werden.

ˆ St├Ąndereinheit (DIN 69525, DIN 69526)
Sie ist immer erforderlich, wenn vertikale Bewegungen auftreten. Bei Vorschubbaugruppen kann deren Gewicht ├╝ber Seil - oder Kettenzug und Umlenkung im Innern des St├Ąnders durch Gegengewicht ausgeglichen werden.

‰ Seiteneinheit (DIN 69522. DIN 69523)
Damit l├Ąsst sich rund um oder entlang eine(r) Mitteneinheit jede erforderliche Arbeitsbaugruppe anordnen.

Š Anpa├čeinheit (DIN 695181)
Sie erm├Âglicht St├Ąnder Arbeitsbaugruppen oder Teile davon auf entsprechende H├Âhe (parallel) oder in Schr├Ąglage (keilf├Ârmig) zur Mitteneinheit mit ihren Aufbauten zu bringen.

Bild 1 Baueinheiten├╝bersicht


Je nach Werkst├╝ck k├Ânnen handels├╝bliche Einzelmaschinen vorkommen, ihr Angebot an Einzelfunktionen ist dann evtl. auf den Bedarf reduziert (z. B. Universaldrehmaschine ohne Gewindevorsch├╝be, Hauptgetriebe mit wenigen Drehzahlstufen, ...).
Um das Anpassen der Fertigung an ein gegebenes Werkst├╝ck zu erleichtern, werden genormte Baueinhelten angeboten: Die Sondermaschine wird dann nach dem Baukastenprinzip zusammengestellt.

Baugruppen sind aus mehreren Baueinheiten zusammengefa├čt, sie werden einschlie├člich der f├╝r die Steuerung erforderlichen elektrischen, hydraulischen oder sonstigen Schalteinrichtungen (z. B. Bohreinheit aus den Teilen 1, 2, 3 und 4 mit Nockenbahn und Grenztaster) angeboten.
F├╝r die Aneinanderreihung der Einzweckmaschinen spielt neben der Anzahl der erforderlichen Bearbeitungsvorg├Ąnge die Gr├Â├če des Werkst├╝ckes eine wesentliche Rolle. Kleine Werkst├╝cke, z. B. Teile aus der Uhren - oder N├Ąhmaschinenindustrie, k├Ânnen meist durch einen Rundschalttisch oder einen Schiebeschalttisch oder eine Kombination aus beiden positioniert werden: Es ergibt sich eine Maschine mit mehreren Bearbeitungsstationen, jeder Station ist (meist nur) eine Bearbeitung zugeordnet.
Lassen die Gr├Â├čenverh├Ąltnisse des Werkst├╝ckes zu, dass je Station mehrere Werkzeugbewegungen durchgef├╝hrt werden, ergibt sich eine Mehrwegemaschine.






Bild 2 Mehrstationsmaschine Bild 3 Mehrwegemaschine
(Rundschalltischmaschine) (Vierwegemaschine)

WS Werkst├╝ck A Ein - und Ausgabestelle
A Automalische Zuf├╝hreinrichtung
B,C,D Hydraulische Schlitteneinheiten B,C,E Querdreheinheiten f├╝r die Flanschfl├Ąchen,
mit aulgesetzten Fraseinheiten wegen des Rundschalttisches auf hydraulisch
E Entgrat - und Reinigungsstation bewegten Zustelleinheiten montiert.
F Automatische Ausgabestation D (Innen - ) Dreheinheit aul Vorschubschlitten
(Zentrierung drehen und Grundnut stechen)


Vorteilhaft ist der geringe Platzbedarf, Nachteilig ist die starre Verkettung, d. h., es ist keine Zwischenspeicherung m├Âglich, die Taktzeiten m├╝ssen genau vorher bestimmt werden. St├Ârungen,
z. B. durch Werkzeugbruch, setzen die ganze Maschine still.



1.2 Flexible Fertigung (FF)

Bei den in Kapitel 1.1 genannten Fertigungseinrichtungen ist trotz der fortgeschrittenen Mechanisierung die Umstellung auf andere Werkst├╝cke nicht oder nur mit hohem Aufwand (Umr├╝sten
Umbau) m├Âglich.

Sondermaschinen, Verkettung von Einzweck - oder Mehrzweckmaschinen und Transferstra├čen sind wirtschaftlich nur vertretbar, wenn gro├če St├╝ckzahlen hergestellt werden k├Ânnen und die Produktion ├╝ber l├Ąngere Zeit gesichert ist.

F├╝r Produkt├Ąnderung, Ver├Ąnderung der Marktlage (h├Ąrterer Wettbewerb, ├ťberkapazit├Ąten, kleinere Zuwachsraten) geht die Tendenz zu kleineren St├╝ckzahlen bei gleichzeitig st├Ąrkerer Ber├╝cksichtigung der Kundenw├╝nsche und zu m├Âglichst kurzen Lieferzeiten. Dies l├Ąsst sich nur durch Flexibilit├Ąt der Produktion erreichen.

Flexible Fertigung bedeutet leichte Umr├╝stbarkeit der Fertigungseinrichtungen auf die Herstellung eines anderes Werkst├╝ckes.

Verschiedene Stufen der Flexibilit├Ąt lassen sich mit numerisch gesteuerten Maschinen, Be - und Entladeeinrichtungen, Werkzeugwechseleinrichtungen, Werkst├╝ckspeichersystemen, Transport - systemen, ... realisieren.

Die Steuerung und die ├ťberwachung der Fertigung durch integrierte Rechnersysteme muss so flexibel sein, dass unterschiedliche Werkst├╝cke in beliebiger Folge gefertigt werden k├Ânnen.

1.2.1 Bearbeitungszentren (BZ)

Der ├ťbergang von der manuell bedienten Maschine zum Bearbeitungszentrum ist die erste Stufe
zur Automatisierung.

Ein Bearbeitungszentrum, z. B. Bohr - und Fr├Ąszentrum, setzt sich aus einer CNC - Maschine mit mindestens drei gesteuerten Achsen (X, Y, Z) und einer weiteren gesteuerten Drehachse (A oder B oder C) und einem Werkzeugwechselsystem zusammen.

Damit k├Ânnen Werkst├╝cke an mehreren Seiten in einer Aufspannung bearbeitet werden, z. B. durch Fr├Ąsen, Bohren, Ausdrehen, ...

Ist das Bearbeitungszentrum aus einer CNC - Drehmaschine mit gesondert angetriebenen Werkzeugen (z. B. Fr├Ąser) und einem Werkzeugwechselsystem aufgebaut, so spricht man von einem Drehzentrum. Darauf werden Werkst├╝cke in einer Aufspannung gedreht, gebohrt und gefr├Ąst.






Bild 4 Bearbeitungszentrum
CNC - Bohr - und Fr├Ąsmaschine mit Kettenmagazln f├╝r Werkzeuge. Der Schwenktisch dient meist zur Aufnahme von Paletten f├╝r wechselweises Spannen der Werkst├╝cke




Bild 5 Drehzentrum
CNC Drehmaschine mit Werkzeugrevolver (auch f├╝r Eigenantrieb der Werkzeuge)


1.2.2 Fertigungszelle (Flexible Fertigungszelle FFZ)

Eine Fertigungszelle besteht aus einem oder mehreren gleichartigen Bearbeitungszentren mit erweiterter Werkzeug - Speicherkapazit├Ąt, automatischer und/oder manueller Werkst├╝ckversorgung. Die Sp├Ąneentsorgung ist automatisiert. Ein Leitrechner koordiniert die Steuerungsaufgaben. Eine Fer
tigungszelle eignet sich f├╝r die automatische Bearbeitung von Klein - und Mittelserien.



Bild 6 Fertigungszelle

1.2.3 Fertigungsinsel (Flexible Fertigungsinsel FFI)
Eine Fertigungsinsel entsteht durch die rechnergef├╝hrte Verkn├╝pfung von, sich hinsichtlich der Fertigungsverfahren erg├Ąnzender, (hochautomatisierter) Bearbeitungszentren.
Ein Hauptrechner f├╝hrt je einen Leitrechner a) f├╝r den DNC - Betrieb der Bearbeitungszentren einschlie├člich der erweiterten Werkzeugversorgung (Austausch eines Revolvers oder einer Werkzeugpalette), b) f├╝r den Werkst├╝cktransport und c) f├╝r die Werkst├╝ckhandhabung.

Fertigungsinseln eignen sich besonders f├╝r die Komplettbearbeitung von Teilefamilien im Bereich der Mittel - bis Gro├čserienfertigung.



Bild 7 Fertigungsinsel mit vier Bearbeitungszentren
1.2.4 Fertigungssystem (Flexibles Fertigungssystem FFS)

Fertigungssysteme werden aus Fertigungszellen und Fertigungsinseln sowie aus Einzelmaschinen oder/und Handarbeitspl├Ątzen aufgebaut. Ein Rechnersystem steuert den Auftragsablauf die Ubergeordnete Werkst├╝ck, Werkzeug und Betriebsmittelversorgung.

Die automatische Bearbeitungsfolge erfordert eine weitgehende Selbst├╝berwachung der einzelnen Systemkomponenten. Das Einsatzgebiet liegt im Bereich der (Mittel - bis) Gro├čserienfertigung mit unterschiedlichen Teilefamilien und unterschiedlichen Fertigungsverfahren.



Bild 8 Schematisiertes Fertigungssystem f├╝r die Fertigung von Zahnradern unterschiedlicher Durchmesser

Dabei k├Ânnen unterschiedliche Werkst├╝cke auf einzelnen Maschinen bei wechselnder Losgr├Â├če bearbeitet werden. Fertigungssysteme ├╝bernehmen mehr und mehr die Funktion von Transferstra├čen bei gleichzeitig h├Âherer Flexibilit├Ąt.
Jede Stufe der Fertigungsautomatisierung hat in Bezug auf Losgr├Â├če, Produktivit├Ąt und Flexibilit├Ąt ihr Einsatzgebiet.





Bild 9 Stufen der Fertigungsautomatisierung


├ťbersicht zur Fertigungsautomatisierung

1143 Worte in "deutsch"  als "sehr hilfreich"  bewertet