Horizontales Bearbeitungszentrum – Der ultimative Leitfaden

Zu den gängigsten CNC-Maschinen gehört das horizontale Bearbeitungszentrum. Es handelt sich dabei um eine fortschrittliche Technologie, die vielfältige Bearbeitungsprozesse ermöglicht.

In diesem Handbuch werden wir alle grundlegenden Aspekte horizontaler CNC-Bearbeitungszentren untersuchen. Von Vorteilen, Klassifizierung, Funktionsprinzip bis hin zu Anwendungen und anderen wichtigen Aspekten.

Lassen Sie uns direkt eintauchen.

Was ist ein Horizontal-Bearbeitungszentrum (HMC)

Mit einem horizontalen Bearbeitungszentrum können Sie verschiedene Bearbeitungsvorgänge in Fertigungsumgebungen durchführen, die denen eines vertikalen Bearbeitungszentrums ähneln. Die Werkzeugkonfiguration unterscheidet sich jedoch dadurch, dass sie parallel zum Boden verläuft.

Vorteile horizontaler Bearbeitungszentren

Wenn Sie für Ihre Fertigungsarbeiten ein Horizontal-Bearbeitungszentrum verwenden, können Sie neben vielen weiteren Vorteilen auch mehrere Fräsoperationen durchführen:

1. Diese Art von Bearbeitungszentren entfernt Späne effizient mithilfe der Schwerkraft. Dies liegt an der horizontalen Ausrichtung, die die Ansammlung von Spänen reduziert, die sonst das Werkzeug und das Werkstück beschädigen können.
2. Mit einer einzigen Einrichtung können Sie mit einem horizontalen Bearbeitungszentrum Bearbeitungsvorgänge an mehreren Flächen eines Werkstücks durchführen. So können Sie die Produktionszeiten von Werkstücken erheblich verkürzen und die Produktion großer Stückzahlen unterstützen.
3. Da Sie eine Vielzahl von Bearbeitungsvorgängen auch an komplexen Geometrien durchführen können, ist dieser Bearbeitungszentrumtyp äußerst flexibel. Sie können diese Maschine daher überall dort einsetzen, wo große Stückzahlen und vielfältige Teile produziert werden müssen.
4. Die Fähigkeit eines horizontalen Bearbeitungszentrums, mehrere Werkzeuge aufzunehmen, hilft Ihnen dabei, automatisch und nahtlos zwischen verschiedenen Bearbeitungsvorgängen zu wechseln. Durch die reduzierten manuellen Eingriffe sind diese Maschinen äußerst vielseitig und ermöglichen Ihnen die Herstellung einer Vielzahl von Teilen in kürzerer Zeit.
5. Die Effizienz und Automatisierungskapazität, die Sie mit HMCs erreichen, verringert den Bedarf an Facharbeitern und senkt die Gesamtkosten. Darüber hinaus sind diese Maschinen aufgrund ihrer reduzierten Rüstzeiten und hohen Produktivität für die Produktion im großen Maßstab kostengünstig.

Aufbau und Komponenten des Horizontal-Bearbeitungszentrums

Als modernes technologisches Bauteil zeichnet sich das horizontale Bearbeitungszentrum durch mehrere herausragende Entwicklungen aus. Diese ermöglichen den Bearbeitungszentren einen hocheffizienten und präzisen Betrieb. Zu seinen Hauptteilen und -komponenten gehören:

• Rahmen: Der Rahmen eines horizontalen Bearbeitungszentrums besteht aus Sockel und Säule und trägt die gesamte Maschine. Der Rahmen des horizontalen Bearbeitungszentrums besteht aus starrem Material, das Vibrationen während des Betriebs absorbieren kann.
• CNC-Steuerung: Als treibende Kraft eines Horizontal-Bearbeitungszentrums dient die CNC-System interpretiert und führt Bearbeitungsentwürfe aus. Das CNC-System sorgt für den automatischen Betrieb der Spindel und den Werkzeugwechsel.
• Spindel: Die Spindel ist in einem Kopf untergebracht und hält während des Betriebs das Schneidwerkzeug. Die Spindel kann rotieren und sich in einem horizontalen Bearbeitungszentrum auf und ab bewegen.
• Arbeitstisch: Der Arbeitstisch ist der Ort, an dem Sie das Werkstück während des Betriebs platzieren. Es gibt drehbare Arbeitstische, die es Ihnen ermöglichen, das Werkstück für die mehrseitige Bearbeitung zu drehen.
• Werkzeugmagazin: Zur Werkzeuglagerung in Ihrem Horizontal-Bearbeitungszentrum nutzen Sie ein Werkzeugmagazin. Ein Werkzeugmagazin ermöglicht Ihnen den bequemen Zugriff auf unterschiedliche Werkzeuge während der Bearbeitung.
• Bedienfeld: Über ein Bedienfeld können Sie mit den Parametern des horizontalen Bearbeitungszentrums interagieren. Sie können Befehle eingeben und Parameter festlegen, während Sie den Bearbeitungsprozess überwachen.

Funktionsprinzip eines horizontalen Bearbeitungszentrums

Bei der Arbeit mit einem horizontalen Bearbeitungszentrum geht es darum, Material von einem Werkstück zu entfernen, um eine gewünschte Form zu erreichen. Der Bearbeitungsprozess wird CNC-gesteuert und kann wie folgt zusammengefasst werden:

• Sie montieren das Werkstück auf dem Arbeitstisch, von wo aus es von der Maschine bearbeitet wird. Sie können einen Drehtisch verwenden, um das Werkstück drehen zu können.
• Anschließend laden Sie das CNC-Programm in die Maschine. Das Programm enthält Anweisungen für den Bearbeitungsvorgang.
• Laden Sie die für den Bearbeitungsvorgang erforderlichen Werkzeuge in das Werkzeugmagazin. Beim Starten der Maschine wählt das CNC-System das entsprechende Arbeitswerkzeug aus.
• Das horizontale Bearbeitungszentrum entfernt über eine rotierende Spindel gemäß den Anweisungen des CNC-Programms Material vom Werkstück. Der Vorgang ist hochpräzise und wiederholbar.
• Tragen Sie zur Schmierung ein Kühlmittel auf den Schneidbereich auf, um die Erwärmung und den Spanabtrag zu verringern.
• Sie beobachten die Bewegung der Spindel und des Arbeitstisches in definierten Achsen, um präzise und komplexe Bearbeitungsvorgänge durchzuführen. Diese Maschine arbeitet entlang der linearen Achsen (X, Y, Z) und Rotationsachsen (A und B).

Bearbeitungsprozesse, die von einem horizontalen Bearbeitungszentrum ausgeführt werden

In einem horizontalen Bearbeitungszentrum können Sie mehrere Bearbeitungsprozesse durchführen. Einige dieser Prozesse umfassen:

• Bohren: Hierbei wird mit einem Bohrer in ein Werkstück Löcher unterschiedlicher Form gebohrt. Dabei kann es sich um Zentrierbohren, Anbohren oder auch Tieflochbohren handeln.
• Mahlen: Bei diesem Verfahren rotiert das Schneidwerkzeug um das Werkstück und formt es nach Bedarf. Sie können verschiedene Arten von Fräsvorgängen durchführen, z. B. Planfräsen, Plattenfräsen oder Stirnfräsen.
• Tippen: Bei dieser Methode wird ein Innengewinde in eine Bohrung geschnitten. Ein Gewindebohrer dreht sich und dringt in die Bohrung ein.
• Langweilig: Beim Bohren vergrößern Sie ein vorhandenes Loch mit einem Bohrkopf oder einem einschneidigen Schneidwerkzeug.
• Reiben: Mit diesem Veredelungsprozess können Sie die Innenfläche eines Lochs mit hoher Genauigkeit vergrößern und glätten.
• Profilerstellung: Ermöglicht das Erstellen komplexer Formen und Konturen an den Werkstückkanten.

Arten von horizontalen Bearbeitungszentren

Horizontale Bearbeitungszentren sind in verschiedenen Konfigurationen erhältlich, sodass Sie unterschiedliche Bearbeitungsanforderungen und Anwendungen erfüllen können. Sie finden verschiedene Klassifizierungsgrundlagen, einschließlich Größe und Arbeitsachsen.

• Klein, Mittel und Groß: Diese Größenklassifizierung bestimmt Ihre Bauteilgrößen und beeinflusst Ihr Produktionsvolumen. Für kompakte Bauteile mit geringem Volumen können Sie kleine und mittlere Bearbeitungszentren einsetzen. Für große und schwerere Werkstücke sind große Bearbeitungszentren ideal.
• 3-Achsen-HMCs: Sie können diese Maschinen entlang der drei linearen Achsen X, Y und Z bedienen, die für herkömmliche Bearbeitungsaufgaben nützlich sind.
• 4-Achsen-HMCs: Diese Maschinen ermöglichen Ihnen eine zusätzliche Betriebsachse neben den drei linearen Achsen, normalerweise einer Rotationsachse (A oder B).
• 5-Achsen-HMCs: Eine Maschine mit dieser Leistungsfähigkeit bietet Ihnen eine größere Reichweite bei der Bearbeitung durch Bewegung in allen primären Linear- und Rotationsachsen.

Zu berücksichtigende Faktoren bei der Auswahl eines HMC

Wenn Sie sich an einen Hersteller oder Händler für horizontale Bearbeitungszentren wenden, sollten Sie Faktoren berücksichtigen, die für Ihre Produktionsanforderungen von entscheidender Bedeutung sind. Einige davon sind:

• Da es Spindeln mit unterschiedlichen Drehzahlen gibt, wählen Sie eine aus, die Ihrem Material und Ihren Produktionsanforderungen entspricht. Härtere Materialien erfordern höhere Spindeldrehzahlen und mehr Leistung.
• Wenn Ihre Konstruktionen mehrere Operationen mit Spezialwerkzeugen umfassen, ist ein größeres Werkzeugmagazin von Vorteil. Damit können Sie Ihre Operationen problemlos ausreichend durchführen.
• Wenn Sie große Komponenten und Teile herstellen, sollte das von Ihnen ausgewählte horizontale Bearbeitungszentrum in der Lage sein, große Werkstücke zu bearbeiten.
• Diese Maschinen sind zwar CNC-gesteuert, der Automatisierungsgrad ist jedoch von Maschine zu Maschine unterschiedlich. Wenn Sie große Produktionsmengen erwarten, entscheiden Sie sich für vollautomatische Maschinen, um die Produktionsgeschwindigkeit zu erhöhen.
• Wie bei jeder anderen Kapitalinvestition sind die Kosten entscheidend. Achten Sie darauf, dass Sie Ihr Budget nicht überschreiten und berücksichtigen Sie dabei auch die Betriebskosten.

Wartung eines Horizontal-Bearbeitungszentrums

Um eine lange Leistung Ihres Horizontalbearbeitungszentrums zu gewährleisten, ist es wichtig, dass Sie es warten. So können Sie Ihre Investition während der gesamten Nutzungsdauer optimal nutzen. Nachfolgend sind einige wirksame Wartungsmaßnahmen aufgeführt:

• Überprüfen Sie das Schmieröl für die Spindel und kontrollieren Sie den Füllstand des Kühlmittels, wenn dieser unter dem erwarteten Stand liegt.
• Führen Sie eine Verschleißkontrolle aller beweglichen Teile durch und ersetzen Sie diese ggf.
• Überprüfen Sie die Ausrichtung der Maschine und kalibrieren Sie sie bei Bedarf neu, um die Genauigkeit aufrechtzuerhalten.
• Überprüfen Sie Hydraulikflüssigkeitsstände, Filter und Leitungen auf Lecks oder Schäden und schmieren Sie Kugelumlaufspindeln und Linearführungen, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten.
• Führen Sie regelmäßig Schwingungsanalysen durch, um frühzeitig Anzeichen von Verschleiß oder Ausfällen an Spindel, Lagern und anderen rotierenden Komponenten zu erkennen.

Anwendungen von Horizontal-Bearbeitungszentren

Die Vielseitigkeit horizontal ausgerichteter Bearbeitungszentren macht sie in vielen Branchen unverzichtbar. In den folgenden Branchen können Sie diese Maschinen mit hoher Effizienz und Erfolg einsetzen:

• In der Automobilindustrie sind diese Maschinen für die Bearbeitung von Motorkomponenten wie Zylinderblöcken und Getriebesystemen von entscheidender Bedeutung.
• Große strukturelle Flugzeugkomponenten wie Flügelholme, Rumpfrahmen und Fahrwerke werden mit horizontalen Bearbeitungszentren bearbeitet.
• In der Medizinbranche werden Horizontal-Bearbeitungszentren zur Herstellung von Untersuchungsinstrumenten und orthopädischen Implantaten eingesetzt.
• Waffensysteme wie Raketen, Schusswaffen und gepanzerte Fahrzeuge in der Rüstungsindustrie werden von horizontalen Bearbeitungszentren bearbeitet.
• Diese Bearbeitungszentren finden Verwendung bei der Herstellung von Geräten der Schwerindustrie und des Bergbaus wie Generatoren und Bohrinseln.
• Die Herstellung industrieller Teile und Komponenten wird durch horizontale Bearbeitungszentren unterstützt, die im Formenbau zum Einsatz kommen.

Abschluss

Die Integration horizontaler Bearbeitungszentren in Ihre Fertigungsabläufe bringt Ihnen viele Vorteile. So trägt die Investition in diese Ausrüstung dazu bei, Ihre Produktion zu optimieren und gleichzeitig die Qualität zu verbessern und so Ihren Wettbewerbsvorteil zu steigern.

Mehr Ressourcen::

Horizontales vs. vertikales CNC-Bearbeitungszentrum – Quelle: TSINFA

Horizontale CNC-Fräsmaschine – Quelle: TSINFA