Horizontales Bearbeitungszentrum für Gehäuseteile: Ein Einkaufsführer

Kastenförmige Bauteile sind in der Regel schwierig zu bearbeiten, da mehrere Flächen auf denselben Bezugspunkten liegen müssen. Ein Getriebegehäuse, ein Hydraulikverteiler, ein Pumpenkörper, ein Ventilkörper oder ein Maschinensockel kann Bohrungen, Montageflächen, Gewinde, Taschen und Lochmuster auf mehreren Seiten erfordern. Jede zusätzliche Aufspannung erfordert Handhabung, Reinigung, erneutes Einspannen, Bezugspunktübertragung und Inspektion.

Ein geeignetes horizontales Bearbeitungszentrum für Gehäuseteile kann mehrere Flächen in einer kontrollierten Aufspannung bearbeiten, Späne außerhalb der Bearbeitungszone abführen und die Serienfertigung mit drehbaren Werkstückaufnahmen oder Paletten unterstützen. Die Investition lohnt sich, wenn weniger Aufspannungen, bessere Merkmalsausrichtung und höhere Spindelauslastung die zusätzlichen Kosten für Vorrichtungen, Programmierung und Maschine überwiegen.

Dieser Leitfaden erklärt, wie man vor der Auswahl eines HMC die Teilefamilie, den Arbeitsbereich, die Spindel, die Drehachse, die Vorrichtung, die Werkzeuge, die Genauigkeit und die Automatisierung bewertet.

Horizontales Bearbeitungszentrum für Gehäuseteile: Anzahl der Arbeitsflächen, Rüstvorgänge und jährliche Bearbeitungsgeschwindigkeit

Ein Horizontalbearbeitungszentrum (HMC) ist besonders dann von Vorteil, wenn dieselbe Vorrichtung mehrere wichtige Flächen an die Spindel heranführen kann, ohne dass die Bezugsebene verloren geht. Es eignet sich besonders für wiederkehrende Gehäuse und prismatische Teile mit zusammenhängenden Bohrungen oder Merkmalen auf benachbarten Seiten. Für Kleinserien, die hauptsächlich von oben bearbeitet werden, bleibt ein Vertikalbearbeitungszentrum (VMC) möglicherweise die einfachere Wahl.

Zhihe CNC gibt an, dass seine horizontalen Bearbeitungszentren für die Fertigung von Kastenbauteilen, Automobilkomponenten, Mehrseitenbearbeitung und Serienfertigung konzipiert sind. Die tatsächliche Anwendbarkeit sollte jedoch anhand der Zeichnungen und Produktionsziele des Käufers nachgewiesen werden.

Warum Gehäuseteile ein Rüst- und Bezugsrisiko darstellen

Bei einem Gehäuseteil besteht oft ein funktionaler Zusammenhang zwischen den Merkmalen auf verschiedenen Flächen. Eine Lagerbohrung muss beispielsweise mit einer anderen Bohrung fluchten. Eine Montagefläche kann die Position von Anschlüssen und Gewindebohrungen bestimmen. Eine Deckelfläche muss möglicherweise plan und rechtwinklig zu einem Bezugspunkt sein.

Wenn bei dem Prozess mehrere separate Vorrichtungen zum Einsatz kommen, birgt jeder Transfer Fehlerpotenzial:

• Absplitterungen oder Grate unter einer Positionierfläche.
• Unterschiedliche Klemmkräfte und Bauteilverformungen.
• Bedienungsfehler beim Laden und Anzeigen.
• Kumulierter Datenübertragungsfehler zwischen den Flächen.
• Zusätzlicher Arbeitsaufwand und Wartezeiten.
• Erneute Inspektion vor dem nächsten Arbeitsgang.

Ein HMC beseitigt zwar nicht jedes Risiko, aber es ermöglicht, mehr Funktionen an eine einzige Einrichtung und ein einziges gesteuertes Drehkoordinatensystem zu binden.

Beginnen Sie mit einer Gesichts- und Merkmalskarte

Markieren Sie jede bearbeitete Fläche in der Zeichnung. Listen Sie für jede Fläche die Schrupp-, Schlicht-, Bohr-, Gewindeschneid-, Ausdreh- und Messvorgänge auf. Geben Sie das primäre Bezugssystem, das sekundäre Bezugssystem, die kritischen Merkmalsbeziehungen, das längste Werkzeug, die tiefste Bohrung und die Fläche an, die zum Einspannen zugänglich bleiben muss.

Vergleichen Sie anschließend drei Prozessabläufe:

1. Aktueller Prozess und Anzahl der Setups.
2. VMC-Prozess mit Vorrichtungen oder einer vierten Achse.
3. HMC-Verfahren mit Drehtisch-, Tombstone- oder Palettenanordnung.

Ziel ist es nicht, jeden Arbeitsgang in einen einzigen Zyklus zu zwingen. Ziel ist es vielmehr, die Transfers zu eliminieren, die das höchste Kosten- oder Qualitätsrisiko bergen.

Prüfen Sie den Drehimpuls, nicht nur die XYZ-Achse.

Horizontale Arbeitsbereiche können trügerisch sein. Ein Werkstück passt möglicherweise vor der Rotation, kollidiert aber nach dem Indexieren mit der Spindel, dem Gehäuse, dem Werkzeug, einer benachbarten Vorrichtung oder dem Späneförderer.

Prüfen Sie die Abmessungen der Palette oder des Tisches, die Mittenhöhe, den Drehwinkel, die maximale Traglast, die Vorrichtungshöhe, den Werkstücküberstand, den Spindelabstand, das längste Werkzeug und die Zugänglichkeit für den Lader oder Kran. Modellieren Sie die Einrichtung für jeden vom Programm verwendeten Indexwinkel.

Die vorgeschlagene HMC sollte zudem ausreichend Platz für Spannvorrichtungen, Hydraulikleitungen, Messbewegungen und den Späneabtransport bieten. Eine Vorrichtung, die bei einer Reinigungssimulation kaum Platz bietet, kann in der Produktion Schwierigkeiten bei der sicheren Bedienung verursachen.

Spindeldrehmoment, Werkzeugreichweite und Bohrstabilität

Gehäuseteile können Planfräsen, Schruppen, Bohren, Gewindeschneiden und Langbohren kombinieren. Die Spindel benötigt im geplanten Drehzahlbereich nutzbare Leistung und Drehmoment, nicht nur eine hohe maximale Drehzahl.

Bei langen Bohrungen und tiefen Bearbeitungsflächen ist der Werkzeugüberhang entscheidend. Überprüfen Sie die Aufnahmeschnittstelle, den Werkzeugdurchmesser, die Bohrstangenlänge, den Spindelzustand, die Kühlmittelzufuhr und die Vorrichtungsunterstützung. Selbst eine Maschine mit ausreichendem Verfahrweg kann schlechte Bohrungen liefern, wenn das Werkzeug zu flexibel ist oder die Aufspannung Vibrationen zulässt.

Bitten Sie den Lieferanten, den anspruchsvollsten Schnitt und das längste Werkzeug zu ermitteln. Fragen Sie nach der geschätzten Spindelbelastung und der empfohlenen Schrupp- und Schlichtbearbeitungsreihenfolge. Anhand dieser Angaben lässt sich feststellen, ob die vorgeschlagene Spindel optimal auf das Werkstück abgestimmt ist oder aus einer Standardtabelle ausgewählt wurde.

Die Konstruktion der Vorrichtung entscheidet darüber, ob eine Konfiguration tatsächlich besser ist.

Die Vorrichtung muss das Werkstück wiederholgenau positionieren, Schnittkräften standhalten, Verformungen vermeiden, den Werkzeugzugang ermöglichen und den Späneabfluss gewährleisten. Eine solche Vorrichtung kann mehrere Werkstücke oder mehrere Spannvorrichtungen aufnehmen, die Belastungsdichte darf jedoch weder Werkzeuge blockieren noch Spänefallen bilden.

Bei Gussgehäusen sind Abweichungen der Auflageflächen und Bearbeitungszugaben zu berücksichtigen. Bei dünnwandigen Bauteilen sind Spannkraft und Abstützung zu kontrollieren. Hydraulikkomponenten sind Anschlüsse und Dichtflächen vor Spänen und Beschädigungen zu schützen.

Hydraulische oder pneumatische Klemmvorrichtungen können den manuellen Zeitaufwand reduzieren, erfordern jedoch Drucküberwachung, sichere Leitungsführung und einen Notfallplan. Manuelle Vorrichtungen können für kleinere Stückzahlen geeignet sein, sofern sie einfach, wiederholbar und leicht zu reinigen sind.

Die Chip-Evakuierung ist nur dann ein großer Vorteil von HMC, wenn sie geplant wird.

Die Schwerkraft kann dazu beitragen, dass Späne von vertikalen Flächen abfallen. Dennoch können sich Späne in Hohlräumen, auf Spindelauflagen, um Spannvorrichtungen und unter Positionierpunkten ansammeln. Kühlmitteldüsen, Spindelkühlung, Reinigungsanlage, Filtration, Förderbandkapazität und Vorrichtungsentwässerung müssen das tatsächliche Späneaufkommen bewältigen können.

Führen Sie den Test so lange durch, bis Ablagerungen sichtbar werden. Eine saubere zehnminütige Demonstration beweist keine unbeaufsichtigte Schicht. Prüfen Sie, ob Späne die Messgenauigkeit, den Werkstücksitz, die Werkzeugstandzeit, die Oberflächengüte oder die Drehbewegung beeinträchtigen.

Tool Magazine und Schwester-Tools unterstützen die kontinuierliche Produktion

Für die Bearbeitung von mehrflächigen Teilen werden oft zahlreiche Werkzeuge benötigt. Erstellen Sie eine vollständige Liste, einschließlich Schrupp-, Schlicht-, Anbohr-, Bohr-, Gewindebohr-, Ausdreh-, Anfas-, Mess- und Ersatzwerkzeuge. Ergänzen Sie die Liste um weitere Werkzeuge für Bearbeitungsvorgänge, bei denen die Werkzeugstandzeitgrenze voraussichtlich während eines Palettenzyklus erreicht wird.

Überprüfen Sie den maximalen Werkzeugdurchmesser und die maximale Werkzeuglänge, die Positionen für schwere Werkzeuge, die Wechselzeiten, das Werkzeugstandzeitmanagement, die Werkzeugbrucherkennung und wie ein Bediener ein verschlissenes Werkzeug austauschen kann, ohne den Prozess zu unterbrechen. Die Magazinkapazität sollte die geplante Teilefamilie abdecken, nicht nur das erste Muster.

Bohrungsverhältnisse und Drehgenauigkeit erfordern Prozessnachweise

Ein HMC kann Bezugsübertragungen reduzieren, jedoch beeinflussen Drehachse, Vorrichtung, Spindel, thermische Bedingungen, Werkzeug und Programm weiterhin das Ergebnis. Ermitteln Sie die Bohrungen und Flächen, die über die indexierten Positionen hinweg zueinander passen müssen.

Vereinbaren Sie Maschinenprüfungen und ein repräsentatives Probeteil. Messen Sie die Merkmale, nachdem das Teil entspannt und stabilisiert wurde. Dokumentieren Sie die Vorrichtung, Werkstücknullpunkte, Drehpositionen, Aufwärmzeit, Werkzeuge, Prüfmittel und Messmethode.

Wann ein VMC die bessere Wahl sein könnte

Ein Bearbeitungszentrum für vertikale Maschinen (VMC) kann wirtschaftlicher sein, wenn die Stückzahlen gering sind, die Bearbeitung von Oberflächenfunktionen überwiegt, die Vorrichtungen einfach sind, Bediener verfügbar sind und der Umrüstvorgang keine kritischen Geschäftsbeziehungen gefährdet. In einer auf vertikale Maschinen ausgerichteten Fertigung kann es zudem einfacher zu programmieren und zu warten sein.

Vergleichen Sie nicht nur den Kaufpreis der Maschine. Berücksichtigen Sie die jährliche Rüstzeit, den Aufwand für die Einrichtung, die Wartezeiten, die Anzahl der benötigten Vorrichtungen, den Inspektionsaufwand, das Ausschussrisiko, die Spindelauslastung und den Platzbedarf. Die richtige Antwort hängt von den Kosten pro akzeptablem Teil und der vom Unternehmen geforderten Flexibilität ab.

Checkliste für Käufer vor der Bestellung

• Repräsentative Zeichnungen und Jahresmengen für die Bauteilfamilie.
• Übersichtskarte und aktuelle Routenführung.
• Roh- und Fertiggewichte, Vorrichtungskonzept und Spannmethode.
• Kritische Anforderungen an Bohrung, Bezugspunkt, Ebenheit und Position.
• Längste und schwerste Werkzeuge, Spindelanforderungen und Kühlmittelbedarf.
• Rotationshüllkurven- und Kollisionssimulation bei allen indizierten Winkeln.
• Magazinkapazität, Schwesterwerkzeuge, Paletten, Sondierung und Automatisierung.
• Testteilplan, Inspektionsmethode, Schulung und Supportumfang.

Häufig gestellte Fragen

Eignen sich alle Gehäuseteile für eine HMC?

Nein. Die aussichtsreichsten Kandidaten benötigen mehrere Gesichter, müssen sinnvolle Datenbeziehungen aufweisen, in ausreichendem Umfang wiederholt werden oder einen übermäßigen Bearbeitungsaufwand im aktuellen Prozess verursachen.

Wie viele Setups kann ein HMC entfernen?

Es hängt von der Werkzeugzugänglichkeit, den Spannflächen, den Positionen der Merkmale und den Prüfanforderungen ab. Erstellen Sie einen Plan des tatsächlichen Arbeitsablaufs, anstatt anzunehmen, dass jede Fläche in einen Zyklus gehört.

Garantiert ein HMC eine höhere Genauigkeit?

Es kann den Datenübertragungsfehler reduzieren, aber die Genauigkeit hängt weiterhin von der Drehachse, der Vorrichtung, der Spindel, den Werkzeugen, den thermischen Bedingungen, dem Programm und dem Messprozess ab.

Welche Informationen werden für eine Maschinenempfehlung benötigt?

Senden Sie Zeichnungen, Material, Rohgröße, Gewicht, kritische Toleranzen, Jahresvolumen, aktuellen Rüstablauf, Zielzyklus, Controller-Präferenz und Informationen zum Zielwerk.

Soll für den Probelauf das tatsächliche Casting des Käufers verwendet werden?

Ja, wenn möglich. Anhand von realen Werkstücken werden Abweichungen, Härtepunkte, Toleranzen, Spanverhalten, Einspannvorgänge und Probleme mit der Werkzeugstandzeit sichtbar, die ein einfacher Testblock möglicherweise verbirgt.

Bitten Sie Zhihe CNC, die Teilefamilie zu überprüfen.

Um ein horizontales Bearbeitungszentrum für Kastenteile zu evaluieren, senden Sie Zhihe CNC bitte zwei bis drei repräsentative Zeichnungen, die jährlichen Produktionsmengen, die aktuellen Rüstzeiten, die kritischen Bohrungsverhältnisse und die Rahmenbedingungen Ihres Werks. Über das Anfrageformular können Sie eine Maschinenempfehlung, Informationen zur Vorrichtungstechnik, einen Testplan und ein Angebot anfordern.