Bearbeitungszentren gehören zu den modernsten und fortschrittlichsten Maschinen der metallverarbeitenden Industrie. Diese automatisierten Maschinen können dank computergestützter numerischer Steuerung, kurz CNC, zahlreiche Bearbeitungsaufgaben ausführen. Warum lohnt sich die Investition in ein Bearbeitungszentrum?
Das Bearbeitungszentrum – modernste Technologie
Das wichtigste Merkmal eines Bearbeitungszentrums ist, dass es automatisiert ist und mithilfe der computergestützten numerischen Steuerung (CNC) verschiedene Bearbeitungsprozesse ausführen kann. Diese Maschinen erfordern nur minimale Eingriffe durch den Menschen: Der Bediener muss lediglich das Werkstück konstruieren, es in die Maschine einlegen und diese starten. Bearbeitet wird mit rotierenden Schneidwerkzeugen wie Bohrern.
Heute gibt es verschiedene Arten von Bearbeitungszentren, die sich in Größe, Funktionen und Automatisierungsgrad unterscheiden. Die Preise variieren je nach Modell und Ausstattung und stellen für Werkstätten eine erhebliche Investition dar. Die Leistung dieser Zentren kann bis zu 75 kW betragen, während die Drehzahlen der Spindel zwischen 4.000 und 8.000 rpm liegen. Aufgrund ihrer Größe können manche Bearbeitungszentren Werkstücke von bis zu 7.000 kg aufnehmen.
Allgemeine Merkmale von Bearbeitungszentren
Trotz unterschiedlicher Größen und technischer Spezifikationen haben Bearbeitungszentren gemeinsame Merkmale. So sind sie beispielsweise rekonfigurierbar. Dadurch lassen sich an ein und demselben Werkstück in einem Bearbeitungsvorgang verschiedene Operationen ausführen: Der Spindelkopf der Maschine wechselt die Werkzeuge, um ein Werkstück beispielsweise in einem einzigen Prozess zu fräsen und zu bohren. Zudem muss das Werkstück nicht umgespannt werden, da die Maschine es selbst neu positioniert.
Die zahlreichen Operationen der Zerspanung, die sie ausführen kann, sind ihrer Vielseitigkeit und Flexibilität zu verdanken – zwei Eigenschaften, die auf den hohen Automatisierungsgrad zurückgehen. Dieser Automatisierungsgrad beschleunigt auch die Produktionsprozesse, da die Maschinen eine hohe Fertigungsgeschwindigkeit erreichen. Dank dieser Automatisierung können Bediener mehrere CNC-Maschinen gleichzeitig betreuen.
Die auf diesen Maschinen gefertigten Werkstücke weisen einwandfreie Oberflächengüten auf. Auch für die Serienfertigung sind diese Maschinen eine ausgezeichnete Wahl.
Bearbeitungszentren unterstützen verschiedene Programmiersprachen (je nach Maschinenmodell), etwa Java, Python, Perl usw. Zudem ermöglichen sie das Arbeiten direkt in der alphanumerischen CNC-Sprache.
Technische Anforderungen an das Bearbeitungszentrum
Bearbeitungszentren müssen bestimmte technische Spezifikationen erfüllen, um die Bearbeitung einwandfrei ausführen zu können. Sie müssen nicht nur über die passenden Werkzeuge verfügen und die erforderlichen Programme abarbeiten, auch ihre Konstruktion muss eine Reihe von Anforderungen erfüllen. So muss der Werkstoff für den Unterbau dieser Zentren hoch belastbar sein. Für Unterbau und Maschinenbett werden daher Gusseisen, Grauguss, geschmiedeter Stahl oder Polymerbeton verwendet. Warum diese Werkstoffe? Weil sie eine geringe Dichte aufweisen, steif sind, eine geringe Wärmeausdehnung und eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen und Schwingungen dämpfen können.
Eine der Ursachen für Ausfälle von Werkzeugmaschinen ist die Wärmeausdehnung, denn es gibt sowohl externe als auch interne Wärmequellen. Bearbeitungszentren müssen über Werkstoffe, Bauteile und Mechanismen verfügen, die eine optimale Temperatur für die Bearbeitung sicherstellen – etwa einen Kühlschmierstoff, der die Bearbeitungszone kühlt.
IT-Komponenten
Bearbeitungszentren sind im Grunde große Rechner, die ein am Computer konstruiertes Werkstück in die Realität umsetzen. Wie Sie wissen, funktioniert die CNC-Sprache, weil das Werkstück zuvor mit Software (CAD und CAM) konstruiert wird. Damit lässt sich das Werkstück konstruieren und die Konstruktion anschließend in die CNC-Sprache der Maschine übersetzen.
Für diese Prozesse benötigt ein Bearbeitungszentrum bestimmte IT-Komponenten: etwa eine zentrale Recheneinheit (CPU), Ein- und Ausgabeperipherie, Einheiten zur Datenspeicherung und eine SPS-Schnittstelleneinheit.
Die CPU ist eines der wichtigsten Bauteile dieser Maschinen, denn sie berechnet die Achspositionen, die Verfahrbewegungen und die Programme der Maschine. Die Informationen gelangen über Eingabegeräte wie die Glasmaßstäbe, die Verbindung zum Computer oder die Tastatur zur CPU. Die Ausgabegeräte wiederum empfangen die von der CPU bereitgestellten Informationen. Der Bildschirm der Maschine ist eines dieser Ausgabegeräte.
Die Datenspeicherung dient, wie Sie wissen, dazu, die für die Maschine erforderlichen Informationen zu sichern – über eine herkömmliche Festplatte oder eine RS232-Verbindung.
Sobald die Daten in der CPU verarbeitet sind, werden die Informationen an die verschiedenen Baugruppen der Maschine übertragen, sodass das vorgesehene Programm am Werkstück ausgeführt werden kann. Diese Datenübertragung übernimmt nicht die CPU, sondern die SPS.