Die Drehmaschine ist die älteste Werkzeugmaschine und hat sich an neue Technologien und die Anforderungen der Zerspanungsindustrie angepasst. Heute gibt es verschiedene Arten von Drehmaschinen, etwa die CNC-Vertikaldrehmaschine, die zur Bearbeitung sehr großer Werkstücke eingesetzt wird.
Was ist eine CNC-Vertikaldrehmaschine?
Die Vertikaldrehmaschine ist eine von vielen Drehmaschinenarten in der Zerspanungsindustrie. Sie wird zur Bearbeitung großer Werkstücke eingesetzt. Kennzeichnend für diese Maschinen sind eine vertikale Achse und eine Planscheibe, die in der horizontalen Ebene liegt; dadurch kann die Drehmaschine große Werkstücke mit hohem Gewicht und Volumen aufnehmen. Solche Werkstücke könnten beispielsweise auf Leit- und Zugspindeldrehmaschinen nicht bearbeitet werden. Bei einer herkömmlichen Vertikaldrehmaschine, also ohne CNC-Technologie, können die Planscheiben Durchmesser von einem bis fünfzehn Metern haben.
Mit der Vertikaldrehmaschine lassen sich zylindrische und konische Werkstücke herstellen – dank der Drehbewegung um die Achse. Diese Drehmaschinen führen drei grundlegende Bewegungen aus:
- Eine Hauptbewegung, die den Werkstoff spanend abträgt.
- Eine Vorschubbewegung, die die Bahn des Schneidwerkzeugs vorgibt.
- Eine Zustellbewegung, also die Tiefe, in der das Schneidwerkzeug arbeiten muss, um Material abzutragen.
Dank des technischen Fortschritts gibt es Drehmaschinen mit computergestützter numerischer Steuerung (CNC). Die CNC-Vertikaldrehmaschine ist mit einem Rechner ausgestattet und folgt dessen Vorgaben, die in einer Software hinterlegt sind, um zu wissen, welche Werkzeuge, Bewegungen und Drehzahlen sie einsetzen soll. Die CNC-Vertikaldrehmaschine, die mit den Achsen X und Z arbeitet, wird zum Beispiel für die Bearbeitung von Automobilteilen eingesetzt.
CNC-Technologie
Die CNC-Vertikaldrehmaschine benötigt – wie alle Werkzeugmaschinen, die mit dieser alphanumerischen Sprache arbeiten – ausgefeilte Programme. Für die Arbeit mit CNC ist eine vorherige Konstruktion des zu bearbeitenden Werkstücks erforderlich, die mit CAD- und CAM-Software erstellt wird. Mit CAD wird das Werkstück am Rechner konstruiert, mit CAM wird es in die CNC-Sprache übersetzt. Anschließend wird die Konstruktion in den Rechner der Maschine geladen.
Der Bediener kann die Befehle oder Anweisungen auch manuell eingeben, damit die Maschine ihre Arbeit ausführt und der Konstruktion folgt.
Warum eine CNC-Vertikaldrehmaschine?
Die CNC-Technologie bietet der Zerspanungsindustrie große Vorteile. DieCNC-Vertikaldrehmaschine, auch VTL (englisch: vertical turning lathe) genannt, eignet sich ideal für die Bearbeitung sehr schwerer Werkstücke. Diese werden im Futter oder auf der Planscheibe gespannt, die – wie das Werkstück – sehr groß ist. Eine CNC-Vertikaldrehmaschine kann ein sehr breites Durchmesserspektrum bearbeiten, von einem Meter bis zu mehr als zwanzig Metern.
Da die Werkstücke zudem in vertikaler Lage aufgespannt werden, ist weniger Spannkraft erforderlich als bei Leit- und Zugspindeldrehmaschinen oder Drehmaschinen mit horizontalem Bett; das Werkstück sitzt fest, und gleichzeitig wird eine Durchbiegung oder Verformung vermieden. Außerdem können die auf diesen Maschinen gedrehten Werkstücke nicht nur sehr schwer, sondern auch relativ kurz sein; dazu gehören Scheiben, Räder, Lager und sogar Luft- und Raumfahrtteile.
Auf einer CNC-Vertikaldrehmaschine lassen sich zudem deutlich höhere Schnittkräfte aufbringen, was das Zeitspanvolumen pro Minute (RPM) erhöht; dadurch verkürzen sich die Drehzyklen. Dank dieser Eigenschaft sind Vertikaldrehmaschinen deutlich produktiver als Leit- und Zugspindeldrehmaschinen. Ein weiterer Vorteil: Sie benötigen wenig Stellfläche in der Werkstatt, da alle Teile und Komponenten in der vertikalen Ebene angeordnet sind. Zudem benötigen sie nur selten einen Reitstock.
Und wie werden große Werkstücke gehandhabt? Zum Aufspannen auf der Planscheibe werden Kettenzüge oder Brückenkrane eingesetzt, wenn sie sehr groß und schwer sind; andernfalls können Robotersysteme verwendet werden. Schließlich steigt dank CNC die Produktivität, Bearbeitungszeiten und Personalaufwand sinken, und folglich gehen auch die Fertigungskosten zurück.
Vertikaldrehmaschinen verfügen über Führungen an zwei senkrechten Ständern, die parallel verlaufen und oben durch einen Querbalken verbunden sind. Der Werkzeugschlitten dieser Maschine bewegt sich horizontal auf dem Querbalken. Bei CNC-Vertikaldrehmaschinen lässt sich der Werkzeughalter in weniger als einer Minute und mit hoher Präzision wechseln, denn der Werkzeugwechsel erfolgt automatisch, was auch die Nebenzeiten verringert.