Wie CNC-Verbunddrehmaschinen Drehen und Schleifen kombinieren, um Rüstzeiten zu verkürzen und die Genauigkeit zu steigern

In der Präzisionsfertigung stellt jede zusätzliche Rüsteinheit ein Risiko dar. Jedes Mal, wenn ein Werkstück entspannt, neu positioniert und auf einer anderen Maschine neu eingespannt wird, erhöht sich das Risiko von Maßabweichungen, die Zykluszeit verlängert sich und Produktionsfläche wird zusätzlich beansprucht. Für Hersteller in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt- sowie Medizintechnik – wo Toleranzen im Mikrometerbereich gemessen werden und Liefertermine strengstens eingehalten werden müssen – ist dies keine rein theoretische Sorge, sondern eine tägliche Belastung für die Rentabilität.

DerCNC-Verbunddrehmaschine Diese Einschränkung wird direkt angegangen. Durch die Integration von Drehen und Schleifen in eine einzige Maschinenplattform entfällt der in herkömmlichen Arbeitsabläufen übliche Materialtransfer zwischen den Prozessschritten. Dieser Artikel erläutert die Funktionsweise von CNC-Verbunddrehmaschinen, ihre Vorteile gegenüber separaten Maschinen und die relevanten Spezifikationen für die Auswahl einer solchen Maschine für Ihre Produktionslinie.

Was ist eine CNC-Verbunddrehmaschine?

Eine CNC-Drehmaschine – auch CNC-Dreh-Schleif-Komplexmaschine genannt – ist eine Werkzeugmaschine, die Drehbearbeitung und Präzisionsschleifen in einer einzigen Aufspannung vereint. Anstatt das Drehen auf einer CNC-Drehmaschine abzuschließen und das Werkstück anschließend zur Endbearbeitung auf eine Rundschleifmaschine zu transportieren, erfolgen beide Prozesse auf derselben Maschine, mit demselben Werkstückbezugspunkt und ohne erneutes Einspannen.

Moderne CNC-Verbunddrehmaschinen unterstützen eine Reihe von Bearbeitungsvorgängen in einer Aufspannung:

• Innendreh- und Schleifbearbeitung
• Außendreh- und Schleifbearbeitung
• Stirnflächendrehen und Schleifen
• Fasenbearbeitung
• Verjüngungs- und Konturbearbeitungen

Diese Fähigkeit zur Mehrfachbearbeitung wird durch eine Maschinenarchitektur ermöglicht, die sowohl Drehwerkzeuge als auch eine Schleifspindel im selben CNC-gesteuerten Arbeitsbereich aufnimmt. Fortschrittliche Modelle bieten Ein-, Zwei- und Mehrspindelkonfigurationen, sodass Hersteller die Maschine an ihre spezifischen Teilefamilien und Produktionsvolumina anpassen können.

Was ist eine Einzelprozess-Maschinenkonfiguration?

Eine Einzelprozess-Bearbeitung bezeichnet den herkömmlichen Arbeitsablauf, bei dem Drehen und Schleifen auf separaten, dedizierten Maschinen durchgeführt werden. Ein Werkstück wird zunächst auf einer CNC-Drehmaschine vorgedreht und halbfertig bearbeitet und anschließend – manuell oder automatisiert – zur Endbearbeitung und Maßhaltigkeitsbestimmung auf eine Rundschleifmaschine transportiert.

Dieses Vorgehen war lange Zeit Standard, da spezialisierte Maschinen für einen einzelnen Bearbeitungsschritt optimiert sind. Eine speziell dafür entwickelte Rundschleifmaschine liefert eine exzellente Oberflächengüte an Außenkanten; eine dedizierte CNC-Drehmaschine ermöglicht hohe Abtragsraten beim Schruppen. Bei hohem Produktionsvolumen und einfacher Teilegeometrie kann diese getrennte Vorgehensweise kosteneffizient sein.

Allerdings weisen Einzelprozess-Einrichtungen strukturelle Ineffizienzen auf, die sich mit zunehmender Teilekomplexität verstärken: mehrere Vorrichtungen, mehrere Einrichtungsschritte, akkumulierte Positionsfehler und längere Gesamtdurchlaufzeiten pro Teil.

1. Einrichtungszeit und Workflow-Effizienz

Der größte unmittelbare Vorteil einer CNC-Drehmaschine liegt im Wegfall des Materialtransports zwischen den Maschinen. In einem herkömmlichen Arbeitsablauf umfasst die Zeit zwischen dem Drehen und dem Schleifen das Entladen, den Transport, die Wartezeit an der Schleifmaschine, das Einspannen und die Neuausrichtung der Bezugspunkte. Je nach Werkstattlayout und Losgröße können diese Zeiten ohne eigentliche Bearbeitung 30–50 % der gesamten Teilefertigungszeit ausmachen.

Eine Verbunddrehmaschine reduziert diesen Aufwand auf null. Sobald das Werkstück eingespannt ist, bleibt es während des gesamten Dreh- und Schleifprozesses fixiert. Die Programmübergänge zwischen den Bearbeitungsschritten werden vom CNC-System gesteuert – ein Eingriff der Bediener ist nicht erforderlich. In Produktionsumgebungen mit hoher Teilevielfalt und geringen bis mittleren Stückzahlen führt dies direkt zu messbaren Reduzierungen der Durchlaufzeiten und des Bestands an unfertigen Erzeugnissen pro Schicht.

Für Hersteller, die mehrere Teilenummern pro Schicht bearbeiten, verstärkt die Reduzierung der Rüstzeiten zusätzlich den Effizienzgewinn über den gesamten Produktionstag.

2. Maßgenauigkeit und Konzentrizität

Wird ein Werkstück zwischen zwei Maschinen transferiert, entsteht durch das erneute Einspannen eine neue Fehlerquelle. Selbst bei hochwertigen Spannvorrichtungen führt das Umspannen eines Werkstücks auf einer anderen Maschinenspindel zu Rundlaufabweichungen, die entweder in die Teilespezifikation einkalkuliert oder durch zusätzliche Schleifgänge korrigiert werden müssen.

Bei Bauteilen, die eine hohe Rundlaufgenauigkeit zwischen Innen- und Außenmaßen erfordern – wie beispielsweise Lagergehäuse, Hydraulikventilgehäuse und Präzisionsspindelhülsen – stellt dieser Positionierfehler zwischen den Maschinen ein kritisches Qualitätsrisiko dar. Eine Rundlaufgenauigkeit von 0,003 mm oder besser zwischen Innenbohrung und Außendurchmesser zu erreichen, ist äußerst schwierig, wenn die beiden Merkmale auf unterschiedlichen Bearbeitungsplattformen gefertigt werden.

Eine CNC-Verbunddrehmaschine eliminiert diese Variable. Da sowohl Innen- als auch Außenmerkmale auf derselben Spindel, in derselben Aufspannung und vom selben Bezugspunkt aus bearbeitet werden, ist die Rundlaufgenauigkeit eine Funktion der Maschinengeometrie und nicht der Einrichtungsfertigkeiten. Hersteller berichten übereinstimmend von höherer Rundlaufgenauigkeit und besser wiederholbaren Maßen, wenn Drehen und Schleifen auf einer einzigen Plattform kombiniert werden.

3. Kosten pro Teil und Stellfläche

Die Wirtschaftlichkeit einer CNC-Drehmaschine hängt von zwei Faktoren ab: der Komplexität Ihrer Werkstücke und den Kosten Ihrer Produktionsfläche. Pro Maschine betrachtet ist die Anschaffungsinvestition für eine Drehmaschine höher als für eine einzelne CNC-Drehmaschine oder eine Rundschleifmaschine. Die Gesamtbetriebskostenberechnung ändert sich jedoch, wenn man die ersetzten Maschinen berücksichtigt.

Eine einzige Verbunddrehmaschine, die zwei separate Maschinen ersetzt, bedeutet nur noch einen Satz Wartungsverträge, eine einzige erforderliche Bedienerqualifikation und nur noch eine einzige benötigte Maschinenfläche in der Produktionshalle. Für Betriebe in Regionen mit hohen Produktionskosten, wo Produktionsfläche besonders teuer ist, bietet diese Konsolidierung einen direkten finanziellen Vorteil. Unternehmen, die ihre Kapazität erweitern, ohne ihre Gebäudefläche zu vergrößern, profitieren von einer höheren Produktionsdichte pro Quadratmeter.

Darüber hinaus senken geringere Rüstzeiten und kürzere Zykluszeiten pro Teil die variablen Kosten der Produktion und verbessern so die Marge bei Präzisionsbauteilen, die eine wertorientierte Preisgestaltung erfordern.

CNC-Verbunddrehmaschine vs. Einzelprozess-Aufbereitung: Kurzer Vergleich

Warum Hersteller sich für die CNC-Dreh- und Schleifkomplexmaschinen von GRIMA entscheiden

Die CNC-Dreh- und Schleifkomplexmaschinen KG-400IE und KG-1200IE von GRIMA wurden speziell für Hersteller entwickelt, die keine Kompromisse bei Rundlaufgenauigkeit, Oberflächengüte oder Zykluseffizienz eingehen wollen.

Die von Guan-Yu Machinery Co., Ltd. – einem taiwanesischen Hersteller von Präzisionswerkzeugmaschinen mit über 30 Jahren Erfahrung – entwickelten Maschinen KG-400IE und KG-1200IE ermöglichen Innen-, Außen- und Stirnflächenschleifen sowie Fasenbearbeitung in einer einzigen Aufspannung. Beide Modelle sind als Ein-, Zwei- und Mehrspindelmaschinen erhältlich und eignen sich für die Bearbeitung verschiedenster Teile in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Präzisionsformen- und Medizintechnikbranche.

Die Maschinen von GRIMA basieren auf derselben technischen Plattform wie die Flaggschiff-Rundschleifmaschinen des Unternehmens. Dadurch wird sichergestellt, dass die Schleifleistung der Verbundmaschinen den gleichen hohen Standards wie die der Spezialschleifmaschinen entspricht. Eine intuitive Mensch-Maschine-Schnittstelle reduziert den Programmieraufwand, während die hohe Stabilität der Maschine eine gleichbleibende Rundlaufgenauigkeit auch bei längeren Produktionsläufen gewährleistet.

Mit einem etablierten globalen Vertriebsnetz und einem Team, das kundenspezifische Konfigurationsberatung anbietet, liefert GRIMA komplexe Bearbeitungslösungen, die auf Ihre Teilegeometrie, Ihr Produktionsvolumen und Ihre Präzisionsziele zugeschnitten sind.

Abschluss

CNC-Verbunddrehmaschinen stellen eine strukturelle Verbesserung in der Fertigung von Präzisionsteilen dar – und nicht nur eine Komfortfunktion. Durch die Zusammenführung von Drehen und Schleifen in einer einzigen Aufspannung eliminieren sie die Positionierfehler, Transferverzögerungen und den Mehraufwand durch mehrere Maschinen, die Durchsatz und Präzision in herkömmlichen Arbeitsabläufen einschränken.

Für Hersteller von Bauteilen mit hohen Anforderungen an Rundlaufgenauigkeit, engen Oberflächenspezifikationen oder komplexer Geometrie, die von einer Konsolidierung mehrerer Bearbeitungsschritte profitieren, ist eine CNC-Verbunddrehmaschine eine strategisch sinnvolle Investition. Die Frage ist nicht, ob die Verbundbearbeitung bessere Ergebnisse liefert – die technischen Vorteile liegen auf der Hand. Die Frage ist vielmehr, ob Ihr aktuelles Teileportfolio und Produktionsvolumen den Umstieg rechtfertigen.

Wenn Sie Präzisionsbauteile für die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie, die Medizintechnik oder den Formenbau herstellen und beurteilen möchten, ob eine Verbunddrehmaschine die richtige Wahl ist, steht Ihnen das Ingenieurteam von GRIMA gerne bei der Bewertung der Spezifikationen zur Seite.

Evaluieren Sie eine CNC-Verbunddrehmaschine für Ihre Produktionslinie

Kontaktieren Sie GRIMA Besprechen Sie Ihre Bauteilgeometrie, Toleranzanforderungen und Ihr Produktionsvolumen mit unserem technischen Team. Wir stellen Ihnen detaillierte Spezifikationen für die KG-400IE oder KG-1200IE sowie eine auf Ihre Fertigungsziele abgestimmte Konfigurationsempfehlung zur Verfügung.