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Worauf Sie bei der Automatisierung einer Drehmaschine achten müssen

Die Automatisierung einer Drehmaschine ist möglich. In diesem Artikel erfahren Sie, wie die Automatisierung verschiedener Drehmaschinentypen (oder Drehbanken) funktioniert. Dieser Artikel gibt Ihnen ein besseres Verständnis davon, was Sie benötigen, um Ihre Drehmaschine zu automatisieren, und wann es sich lohnt, in eine Automatisierung zu investieren.

Die Automatisierung einer Drehmaschine ist möglich. In diesem Artikel erfahren Sie, wie die Automatisierung verschiedener Drehmaschinentypen (oder Drehbanken) funktioniert. Dieser Artikel gibt Ihnen ein besseres Verständnis davon, was Sie benötigen, um Ihre Drehmaschine zu automatisieren, und wann es sich lohnt, in eine Automatisierung zu investieren.

Typen und Haltevorrichtungen

Drehmaschinen gibt es in verschiedenen Ausführungen und mit unterschiedlichen Haltevorrichtungen. So gibt es die Einzelspindel, bei der das Material auf einer Seite bearbeitet werden kann. Und es gibt die Doppelspindel, mithilfe der das Produkt in einem Arbeitsgang auf beiden Seiten bearbeitet wird.

Eine häufig verwendete Haltevorrichtung in Drehmaschinen ist das Spannfutter, bei der das Produkt in den drei Backen des Spannfutters fixiert wird, oder die Spannzange, die das Produkt rundum umschließt.

Auf Drehmaschinen werden meist scheiben- oder achsenförmige Produkte gefertigt, manchmal in Verbindung mit einer einfachen Bohr- und Fräsbearbeitung.

Drehmaschine mit einfacher Spindel und Spannfutter

In diesem Drehmaschinentyp werden scheibenförmige Produkte mit Einsätzen gefertigt. Dies sind relativ einfache Teile von relativ kurzer Lebensdauer. Die Produkte werden oft in zwei Schritten hergestellt: Zuerst werden alle Produkte einer Serie auf einer, dann auf der anderen Seite bearbeitet.

Mithilfe eines Roboters kann ein Produkt nach der ersten Bearbeitung herausgenommen werden, auf der Umkehrstation umgedreht und wieder in der Maschine eingespannt werden. Auf diese Weise kann das Produkt vollständig bearbeitet werden, davon ausgehend, dass die gleiche Haltevorrichtung verwendet werden kann. Wenn für die zweite Bearbeitung eine andere Haltevorrichtung erforderlich ist, erfolgt in dieser Serie zuerst der erste Bearbeitungsschritt, und nach dem Auswechseln der Haltevorrichtung mithilfe des Roboters der zweite. Die Produkte werden erneut eingespannt und nach dem zweiten Bearbeitungsschritt automatisch herausgenommen.

Wenn für die Produktbeschickung und -entnahme ein Roboter genutzt wird, kommt häufig ein Doppelgreifer zum Einsatz. Dieser kann in einem Arbeitsgang das bearbeitete Teil herausnehmen und gegen einen neuen Rohling (oder ein teilweise bearbeitetes Teil) austauschen.

Drehmaschine mit einfacher Spindel und Spannzange

Eine Spannzange wird bei Drehmaschinen dann verwendet, wenn eine stärkere Klemmkraft erforderlich ist, als mit einem Spannfutter erreicht werden kann, und wenn empfindlichere Produkte nicht beschädigt werden dürfen. In diesem Drehmaschinentyp werden häufig achsenförmige Produkte bearbeitet. Es gibt zwei Hauptarten der Achsenbearbeitung: aus einer längeren Achse eine kürzere machen, und die Bearbeitung einer Achse an beiden Enden.

Mithilfe der Automatisierung kann ein Produkt nach der ersten Bearbeitung herausgenommen, umgedreht und wieder in der Maschine eingespannt werden. Somit kann das Produkt in einem Arbeitsgang vollständig bearbeitet werden. Und dies an einer Drehmaschine mit nur einer Spindel, so wie an einer Maschine mit zwei Spindeln.

Für die Handhabung längerer Achsen wird ein Zwei-Punkt-Greifer verwendet, aber für die Handhabung kurzer Achsen kann auch bereits ein Drei-Punkt-Greifer ausreichen. Ein Roboter kann eine Achse auch „durchschieben und von der anderen Seite greifen“.

Drehmaschine mit Doppelspindel

In diesem Drehmaschinentyp wird innerhalb der Maschine ohne Eingriff von außen ein zweiter Bearbeitungsschritt vorgenommen. Die Maschine ist in der Lage, ein vollständig bearbeitetes Produkt in einem Zyklus zu fertigen.

In diesem Maschinentyp werden sowohl scheibenförmige als auch achsenförmige Materialien bearbeitet. Durch den Einsatz eines Roboters mit einem Doppelgreifer kann auch hier einiges gewonnen werden. Dieser kann in einem Arbeitsgang das bearbeitete Teil herausnehmen und gegen einen neuen Rohling austauschen. Diese Methode ist schneller als ein Bediener, weil dieser wie ein Einzelgreifer arbeitet. Dadurch erzielen Sie weniger Stillstand und einen größeren Durchsatz.  Mit der Software, die Cellro einsetzt, kann gewählt werden, ob innerhalb oder außerhalb der Maschine gedreht werden soll. Wenn innerhalb der Maschine genug Platz zur Verfügung steht, kann auch hier gedreht werden. Dies spart Zeit, so dass die Maschine wieder schneller mit der Produktion fortfahren kann.

Ein weiterer Vorteil eines Doppelgreifers besteht darin, dass die Finger auf den beiden Seiten des Greifers unterschiedlich sein können, so dass Produkte einer unregelmäßigen Form oder Produkte, die kleiner werden, mit anderen Fingern gefasst werden können, als bei der Beladung mit Rohmaterial.

Was wird für die Automatisierung meiner Drehmaschine benötigt?

Für die Automatisierung Ihrer Drehmaschine werden die folgenden Elemente benötigt oder sollten berücksichtigt werden.

  • Verknüpfung der Maschine

Die Steuerung der Roboterzelle muss mit der Maschine kommunizieren. Hierzu muss sie mit der Maschine verknüpft werden. Die Roboter von Cellro können problemlos an neuere CNC-Maschinen angeschlossen werden. Bei älteren CNC-Maschinen müssen allerdings oft noch einige Anpassungen an der Maschine vorgenommen werden. Dessen ungeachtet können alle Drehmaschinen mit einer Automatisierungslösung ausgestattet werden.

  • Automatiktür und Haltevorrichtung
  • Ein stabiler und beherrschbarer Prozess kommt der Produktion immer zugute: Für die Automatisierung ist dies eine Grundvoraussetzung. Eine gute Kenntnis des Produktionsprozesses trägt zur Optimierung und einer größeren Produktionsleistung der Maschinen bei. Woran müssen Sie für einen stabilen und beherrschbaren Prozess denken?
    • Lange Späne bei der Bearbeitung vermeiden.
    • Gut spülen/abblasen, vorzugsweise bei geschlossener Tür in der Maschine, damit der Schmutz innen bleibt. Hierzu kann Kühlmittel oder Luft verwendet werden. Auch mit dem Roboter kann abgeblasen werden.
  • Kontrollierbarkeit von Werkzeugen und Material

Drehmaschinen können meist nur eine begrenzte Zahl von Werkzeugen aufnehmen, in der Regel nicht mehr als 8 bis 16 Werkzeuge. Die Optimierung der Verwendung von Werkzeugen im Produktionsprozess kann von großem Nutzen sein, wenn dieser gut kontrolliert ist. Wenn Sie viele Stunden unbemannt produzieren möchten, sollten Sie wissen, wie die Werkzeuge innerhalb der Toleranzen bleiben und wann sie ausgetauscht werden müssen.

Materialien, die sich gut für einen längeren unbemannten Betrieb eignen, sind gut zerspanbare Materialien wie: Aluminium, Messing,  Automatenstahl, rostsicherer Automatenstahl usw. Auch Materialien, die schwieriger zu zerspanen sind, sind im Allgemeinen kein Problem, so lange sie sich berechenbar verhalten. Nur das in diesem Fall die unbemannte Laufzeit kürzer ist.

Wann automatisiere ich meine Drehmaschine?

  • Bei kleinen bis mittelgroßen Serien.
    • Eine Faustregel für die Automatisierung kleiner Serien ist: Wenn die Serie groß genug ist, um eine Stunde unbemannt zu laufen, dann lohnt sich bereits der Einsatz eines Roboters.
    • Ein zusätzlicher positiver Effekt der Automatisierung wiederholt gefertigter Produkte ist, dass man sich mehr auf den Produktionsprozess konzentrieren kann und dieser immer stabiler und schneller wird, was einen Gewinnzuwachs beim nächsten Lauf dieser Produktion bedeutet.
  • Bei einer Drehmaschine wird immer ein Produktzyklus abgearbeitet, weil bei der Umstellung auf ein neues Produkt auch die Halterung und oft auch die Werkzeuge in der Maschine angepasst werden müssen. Hierzu muss ein Bediener anwesend sein.
  • Ohne (kleine) Serien oder sich wiederholende Arbeiten lohnt sich eine Automatisierung meist nicht. Eine Kombination aus der Produktion von Einzelstücken tagsüber und der serienmäßigen Produktion nachts ist aber von Vorteil: Die Maschine rechnet sich bereits mit der Produktion am Tag, und jede weitere Produktionsstunde ist ein Gewinn.
  • Durch den Einsatz eines Roboters nimmt die Produktionskapazität bei der täglichen Produktion – ausgehend von einem Bediener pro Maschine – um 20 % zu. Wenn ein Bediener zwei Maschinen bedient, steigt die Leistung um 40 %.
    • Worin liegt das Geheimnis? Nicht so sehr in der Geschwindigkeit, sondern in der Kontinuität. Ein Roboter kann stundenlang und mit anhaltender Geschwindigkeit die immer gleichen Arbeiten verrichten, lässt sich nicht ablenken, kennt keine Pause, kein Telefon und keine Versammlungen und liefert eine konstante Qualität.
  • Bei Produkten mit einer Laufzeit von 2 bis 4 Minuten ist die Produktionsleistung am größten.
  • Produkte, die in zwei oder vier Backen eingespannt werden, haben oft eine komplexere Form. Durch den Einsatz der Greifertechnologie, wie sie von Cellro genutzt wird, können Stände, quadratische und undefinierte Produkte von dem Roboter bearbeitet werden. Das Geheimnis hierbei liegt in der Konfigurationsfreiheit sowohl der Finger als auch der Inlays.