Die meisten prismatischen Industrieteile – Getriebegehäuse, Hydraulikventilblöcke, Motorblöcke, Pumpenkörper, Formaufbauten – müssen auf mehr als einer Seite bearbeitet werden. Ein vertikales Bearbeitungszentrum kann in einer Aufspannung nur die Oberseite erreichen; Um die Seiten zu bearbeiten, spannt ein Bediener das Teil aus, dreht es um, deutet es wieder an und spannt es wieder ein. Jedes erneute Spannen erhöht die Rüstzeit und, was noch wichtiger ist, einen neuen Stapel an Positionierungsfehlern. Ein von einer Seite gebohrtes Loch und ein von einer anderen Seite gebohrtes Loch stimmen möglicherweise nicht überein, da sich der Bezugspunkt zwischen den Einstellungen verschoben hat. Für ein vierseitiges Kastenteil bedeutet das drei oder vier separate Vorrichtungen und drei oder vier Möglichkeiten, aus der Toleranz auszuweichen.
Ein Setup, vier oder fünf Gesichter
Ein horizontales Bearbeitungszentrum (HMC) löst dieses Problem mit einer horizontalen Spindel gepaart mit einemB-Achsen-Drehtisch. Das Teil wird einmal eingespannt und der Tisch bewegt sich jeweils um 90 Grad weiter, um jede der vier Seitenflächen der Spindel zu präsentieren. Da auch die Oberseite zugänglich ist, können mit einer einzigen Aufspannung fünf Seiten eines Kastenteils bearbeitet werden – nur die eingespannte Unterseite ist außer Reichweite. Einige Maschinen mit fünf Seiten verfügen über eine Spindel, die zwischen horizontal und vertikal schwenkt, aber selbst eine Standard-HMC mit Drehtisch reduziert die Anzahl der Einstellungen für ein typisches Gehäuse von vier auf eins. Das bedeutet eine Reduzierung des Montage- und Handhabungsaufwands um 75 % und eliminiert den vom Bediener verursachten Fehler, der mit jedem erneuten Spannen einhergeht.
Warum sich die Datumsgenauigkeit verbessert
Der eigentliche Genauigkeitsgewinn besteht nicht nur in weniger Setups, sondern darin, dassDas Datum bewegt sich nie. Auf einer vertikalen Maschine wird das Teil jedes Mal, wenn Sie es umdrehen, erneut an einer neuen Kante angezeigt, und jede Anzeige hat ihre eigene Toleranz. Auf einer HMC wird das Teil einmal auf die Palette und den Drehtisch bezogen und jede Fläche wird in demselben Koordinatensystem bearbeitet. Die Positionsbeziehung zwischen einer Bohrung auf der Vorderseite und einem Gewindeloch auf der Seitenfläche wird durch die Maschinengeometrie und die Indexierungsgenauigkeit des Drehtisches gewährleistet – nicht dadurch, wie sorgfältig ein Bediener einen Schraubstock berührt. Bei Teilen mit Querbohrungen, Lagerbohrungen und Passflächen, die rechtwinklig zueinander bleiben müssen, ist es dieser Ansatz mit nur einem Bezug, der enge geometrische Toleranzen bei Produktionsmengen praktikabel macht.
Der Drehtisch erledigt die Arbeit
Die Komponente, die die Mehrseitenbearbeitung ermöglicht, ist der Drehtisch selbst. Produktions-HMCs verwenden entweder eine servoangetriebene B-Achse mit einem kreisförmigen Encoder für eine flexible Indexierung oder eineCurvic-Kopplung (Hirth-Kopplung)Indexer, der mit sehr hoher Steifigkeit und Wiederholgenauigkeit in diskreten Positionen einrastet. Die typische Indexierungsgenauigkeit liegt bei etwa ±5 Bogensekunden, die Wiederholgenauigkeit bei etwa ±3 Bogensekunden. Einige Tische bieten 360.000 Indexierungsimpulse für eine nahezu kontinuierliche Positionierung. Die Tischlast reicht von etwa 500 kg bei einer 400-mm-Palettenmaschine bis zu mehreren Tonnen bei einer großen HMC. Der Tisch muss außerdem steif genug sein, damit die Schnittkräfte auf einer Seitenfläche das Teil nicht verbiegen – weshalb HMC-Tische und -Betten aus stark verripptem Gusseisen mit niedrigem Schwerpunkt bestehen.
Palettenwechsler halten die Spindel in Bewegung
Die Mehrseitenbearbeitung rechnet sich nur dann, wenn die Maschine tatsächlich schneidet und nicht auf den Bediener wartet. Die meisten Serien-HMCs sind mit einem ausgestattetAutomatischer Palettenwechsler (APC)- in der Regel zwei Paletten auf einem Shuttle- oder Drehwechselmechanismus. Während sich eine Palette in der bearbeiteten Maschine befindet, be- und entlädt der Bediener die zweite Palette an der Außenstation. Wenn der Zyklus beendet ist, erfolgt der Palettenwechsel in weniger als einer Minute und die Spindel schneidet fast sofort wieder. Dies überlappt die Rüstzeit mit der Schneidzeit, reduziert die Zeit ohne Schneiden um 50 % oder mehr und macht eine unbeaufsichtigte Produktion realistisch. Für eine Werkstatt mit mehreren Gehäusevarianten wird die Palette auch zu einer Schnellwechselvorrichtungsplattform: Jeder Auftrag bleibt auf seiner eigenen Palette und kann ohne erneutes Anzeigen ausgetauscht werden.
Spanabfuhr und Steifigkeit
Zwei strukturelle Details sorgen dafür, dass die HMC beim Mehrseitenschneiden besser geeignet ist als eine Vertikalmaschine. Bei einer horizontalen Spindel fallen zunächst die Spänedurch die Schwerkraft vom Teil weg, damit sie nicht in der Tasche sitzen und nachgeschnitten werden, was die Oberflächengüte und die Werkzeuglebensdauer schützt. Die meisten HMCs verwenden Doppelschneckenförderer und einen Kettenförderer, um die Späne kontinuierlich abzutransportieren. Zweitens verleiht die horizontale Anordnung und das T-förmige oder Querschienenbett der Maschine einen niedrigen Schwerpunkt und eine hohe statische/dynamische Steifigkeit, sodass schwere Seitenschnitte – Tiefen von 10 mm oder mehr in Stahl – stabil und ohne Vibrationen bleiben. Aus genau diesem Grund ist eine BT50- oder CAT50-Hochdrehmomentspindel bei Serien-HMCs Standard.
Wo sich HMCs am meisten auszahlen
Nicht für jede Aufgabe ist die HMC die richtige Maschine. Flache Platten, einfache Arbeiten an der Oberseite und sehr große einseitige Teile sind auf einer Vertikalmaschine oft günstiger. Die HMC verdient ihren Preis damitkastenförmige und schalenförmige Teiledie zwei oder mehr Flächen erfordern, die auf Positionstoleranzen bearbeitet werden müssen: Getriebegehäuse, Hydraulikverteiler, Motorblöcke, Kompressorgehäuse und große Formbasen. Es überzeugt auch bei mittleren bis hohen Stückzahlen, bei denen der Palettenwechsel und der unbeaufsichtigte Betrieb die Rüstzeit in Schnittzeit verwandeln. Für einen Lohnfertiger, der eine Mischung aus Gehäusen betreibt, kann ein HMC mit APC zwei oder drei vertikale Maschinen ersetzen und dennoch engere Quertoleranzen einhalten.
Abschluss
Ein horizontales Bearbeitungszentrum verbessert die Mehrseitenbearbeitung, indem das Teil auf einen Drehtisch gelegt und zur Spindel gedreht wird, anstatt es zu lösen und umzudrehen. Mit einer Einrichtung werden vier oder fünf Flächen erreicht, der Bezugspunkt bleibt fest, sodass die Positionsgenauigkeit über die Fläche hinweg von der Maschine und nicht vom Bediener gewährleistet wird, und ein Palettenwechsler überlappt die Einrichtung mit dem Schneiden, sodass die Spindel produktiv ist. Fügen Sie die Schwerkraft-Spanabsaugung und ein starres Bett mit niedrigem Schwerpunkt hinzu, und der HMC wird zur natürlichen Plattform für Kasten- und Gehäuseteile, die Bohrungen, Löcher und Flächen auf mehreren Seiten benötigen. Das Ergebnis sind weniger Vorrichtungen, weniger Ausschuss aufgrund von Bezugsabweichungen und ein höherer Durchsatz bei den Teilen, die auf einer vertikalen Maschine am schwierigsten herzustellen sind.
