Der Einsatz einer robotisierten Drehmaschine in einer Zerspanungswerkstatt bedeutet eine Einsparung von Zeit und Arbeitskraft, und die Ergebnisse sind zudem präziser und hochwertiger als mit einer manuellen Drehmaschine. Die manuelle Drehmaschine erfordert mehr Arbeit vom Bediener, und die Fertigung ist nicht so schnell wie mit einer robotisierten Drehmaschine. Doch was ist eine robotisierte Drehmaschine und wie funktioniert sie?
Was ist eine robotisierte Drehmaschine?
Drehmaschinen – ob manuell oder robotisiert – dienen allgemein dazu, Metallteile mit verschiedenen Verfahren zu formen, am häufigsten durch spanende Bearbeitung. Eine Drehmaschine kann außerdem Bohrungen, Schnitte und Nuten herstellen sowie verschiedene Werkstoffe schruppen und längsdrehen. Dass sich auf der Drehmaschine Werkstoffe aller Art bearbeiten lassen (Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Aluminium usw.), ist ein großer Vorteil für die Metallverarbeitung.
Die Automatisierung von Werkzeugmaschinen, darunter Drehmaschine und Fräsmaschine, begann Ende des neunzehnten Jahrhunderts. In der ersten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts wurden diese Maschinen perfektioniert, und praktisch gibt es sie, seit Computer erfunden wurden. Die erste automatische Fräsmaschine (ebenfalls CNC-gesteuert) entstand in den 50er-Jahren in Massachusetts, USA. Seitdem hat sich die CNC-Technologie zu einer der wichtigsten und meistgenutzten Technologien in der Metallverarbeitung entwickelt.
Im Gegensatz zur manuellen Drehmaschine erfordert die robotisierte Drehmaschine kaum Arbeit vom Bediener, der sogar mehrere Maschinen gleichzeitig betreuen kann. Die robotisierte Drehmaschine arbeitet mit numerischer CNC-Steuerung, also über einen Rechner. Damit sie funktioniert, ist die dialogorientierte CNC-Programmierung nötig, die von Computerprogrammen verarbeitet wird.
Zunächst wird das Werkstück am Rechner mit einem CAD-Programm (meist AutoCAD) konstruiert; anschließend wird die Konstruktion im CNC-Dialogformat an ein weiteres Programm übergeben, die CAM-Software. Diese liest und verarbeitet die CAD-Daten und übersetzt sie in eine Reihe von Befehlen, die die robotisierte Drehmaschine direkt am Werkstück ausführt. Der Bediener muss der Drehmaschine nur noch vorgeben, welche Sätze und Abläufe sie abarbeiten soll, das Werkstück einlegen, ausrichten und die Maschine starten.
Robotisierte Drehmaschinen können eine oder mehrere Spindeln haben. Einspindlige Maschinen dienen zur Bearbeitung kleiner Teile, die mehrere Fertigungsschritte bis zum Endergebnis durchlaufen. Kennzeichnend ist, dass die Spindel mehrmals ihre Position wechselt und mit unterschiedlichen Drehzahlen arbeitet, bis das gewünschte Ergebnis am Werkstück erreicht ist.
Vorteile der robotisierten Drehmaschine
Die Hauptaufgabe der robotisierten Drehmaschine ist die Bearbeitung von Teilen aus verschiedenen Werkstoffen. So lassen sich Teile gewindeschneiden, bohren, längsdrehen, schruppen, einstechen, abstechen, kegeldrehen, schleifen und polieren – unabhängig von ihrer Geometrie. Auf einer robotisierten Drehmaschine lassen sich verschiedene Stahlsorten, aber auch Kunststoffe wie Nylon bearbeiten.
Ein Vorteil der robotisierten Drehmaschine ist, dass der Bediener kaum anwesend sein muss. Die Teilezufuhr erfolgt automatisch, auch wenn der Bediener das Material in Reichweite der Maschine bereitstellen oder es selbst in das Spannfutter einlegen und ausrichten muss. Auf dem Markt sind inzwischen häufig Roboterarme erhältlich, die an die Drehmaschine angebaut werden, die Werkstücke aufnehmen und direkt in die Maschine einlegen. Diese Roboter können über lange Zeiträume arbeiten und optimieren Fertigungszeiten und -kosten.
Bei der manuellen Drehmaschine ist das nicht der Fall. Hier ist die Bearbeitungszeit meist deutlich länger, und der Dreher, der die gesamte Arbeit ausführt, muss anwesend sein. Für den Bediener bedeutet eine manuelle Drehmaschine mehr körperliche Anstrengung und weniger Zeit für andere Aufgaben. Aber braucht man einen Experten, um eine robotisierte Drehmaschine zu bedienen? CNC-Drehmaschinen erfordern zwar eine Einarbeitung, diese ist jedoch recht einfach – ein Dreher an konventionellen Maschinen kann sich leicht für die Arbeit an einer CNC-Drehmaschine qualifizieren.
Ein weiterer Vorteil der robotisierten Drehmaschine gegenüber der manuellen ist die höhere Qualität des Ergebnisses: Eine robotisierte Drehmaschine arbeitet mit größerer Präzision, sodass die Teile in der Regel fertig sind und – anders als bei der manuellen Drehmaschine – nicht nachpoliert werden müssen. Zudem kann die robotisierte Drehmaschine Abfälle besser handhaben als die manuelle. Eine CNC-gesteuerte Drehmaschine erzeugt weniger Ausschuss, was Kosten in der Produktion spart. Schließlich verfügen diese Drehmaschinen über Achsen, mit denen sich mehrere Metallteile gleichzeitig bearbeiten lassen, sofern sie demselben Ablauf folgen – also identische Teile. Mit einer manuellen Drehmaschine ist das nicht möglich.