Effiziente 3+2-Bearbeitung Zweiachsiger CNC-Drehtisch für präzises Zerspanen

Autor / Redakteur: Wolfgang Klingauf / Anne Richter

Loesch T-P-L ist Ideengeber und Zulieferer für grosse Maschinenbauunternehmen und bearbeitet komplexe, Know-how-trächtige Teile in eigener Fertigung. Ein zweiachsiger CNC-Drehtisch von PL Lehmann sorgt auf einem Mazak-BAZ für präzises, flexibles und wirtschaftliches Zerspanen.

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Der CNC-Drehtisch T1-510520.RR Top2 von PL Lehmann macht aus der vertikalen, dreiachsigen Mazak-Fräsmaschine VCN 530C ein fünfachsiges Bearbeitungszentrum, mit dem sich komplexe Bauteile komplettbearbeiten lassen.
Der CNC-Drehtisch T1-510520.RR Top2 von PL Lehmann macht aus der vertikalen, dreiachsigen Mazak-Fräsmaschine VCN 530C ein fünfachsiges Bearbeitungszentrum, mit dem sich komplexe Bauteile komplettbearbeiten lassen.
(Bild: PL Lehmann)

Darmstadt, Frankfurter Landstrasse 70 – die Wohngegend lässt nicht vermuten, dass sich hinter dieser Adresse ein Unternehmen befindet, zu dessen Kernkompetenzen die Präzisionszerspanung gehört: die Loesch T-P-L Mechatronic Systems GmbH. Geschäftsführer Michael Loesch erklärt: «Wir sind kein reiner Zerspanungsdienstleister. Wir sind vielmehr ein innovativer Partner verschiedener namhafter Industrieunternehmen, die wir in erster Linie mit Ideen, Entwicklungen und eigenen Produkten beliefern.» Loesch betont, dass sein verhältnismässig kleines, zehn Mitarbeiter starkes Unternehmen fast 70 Jahre Erfahrung in der Entwicklung und Fertigung feinmechanischer Bauteile und Komponenten hat, zusätzlich aber viel Zeit und Energie in Innovationen steckt. So sei man an verschiedenen Forschungsprojekten mit Universitäten und grösseren Industriepartnern beteiligt, die dann im Hause Loesch in marktreife Produkte umgesetzt würden.

Im Produktprogramm gibt es drei Schwerpunkte: 1. Testequipment für die Automobilbranche, im Speziellen Bauelemente für Motoren- und Bremsenprüfstände; 2. Handhabungsgeräte und Komponenten für das Plasma-Pulver- und Laser-Auftragsschweissen und 3. Mess- und Prüftechnik für die Pharma-, Kosmetik- und Chemie-Industrie. «In diesen Bereichen haben wir grosses technisches Know-how, das sich nicht nur auf die Fertigung der Bauteile bezieht, sondern auch auf deren mechatronische Anforderungen», erwähnt der Firmenchef und ergänzt: «Aber natürlich ist die Zerspanung eine wichtige Kernkompetenz. Denn alle komplexen, wichtigen Bauteile fertigen wir selbst.»

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Effizientere 5-Achs-Bearbeitung mit CNC-Drehtisch-Kombination

Dazu stehen im Erdgeschoss des Firmengebäudes sechs CNC-Maschinen – allesamt von Mazak. «Mit diesem japanischen Werkzeugmaschinenhersteller sind wir schon seit 1979 eng verbunden», sagt Michael Loesch. «Damals bestellte mein Vater, Gründer unserer Firma, die erste Mazak-Drehmaschine. Über die Jahre kamen weitere Dreh- und Bearbeitungszentren hinzu, und wir wurden stets gut beraten, beliefert und betreut.» Keine Frage, auch die jüngste Anschaffung war eine Mazak, ein vertikales 3-Achs-BAZ vom Typ VCN 530C. Allerdings aufgerüstet mit einer CNC-Drehtisch-Kombination von PL Lehmann für die fünfachsige Bearbeitung. Denn selbst wenn die Unternehmensstrukturen sehr flach und effizient sind, muss Loesch T-P-L auf die Wirtschaftlichkeit der Produktion achten. Und über alle Kunden hinweg gibt es zahlreiche Werkstücke, für die Michael Loesch mit fünfachsiger Fräs- und Bohrbearbeitung Vorteile realisiert. «Prinzipiell sind sämtliche Teile auf 3-Achs-Maschinen herstellbar. Allerdings sind dann für schräge Flächen und Bohrungen besondere Spannvorrichtungen erforderlich – und für die Mehrseitenbearbeitung muss immer wieder umgespannt werden. Das kostet Zeit und beeinträchtigt die Präzision. 5-Achs-Bearbeitung ist daher für uns aus technischer und wirtschaftlicher Sicht alternativlos.»

Eine reine 5-Achs-Maschine kam für Michael Loesch jedoch nicht in Frage: «Der Rundtisch auf einer Wippe fällt meist recht klein aus, oder man muss viel Geld in ein entsprechend grosses Zentrum investieren.» Dazu kommen Störkanten, die häufig eine erhöhende Vorrichtung fürs Werkstück oder zumindest lange Werkzeuge erforderlich machen. Beides geht auf Kosten der Stabilität, fördert Vibrationen und mindert letztendlich die Präzision und Leistung der Maschine. Eine 3+2-Lösung ist kostengünstiger in der Anschaffung und flexibler einsetzbar. «Für unsere Bedürfnisse ist die Mazak VCN mit aufgesetztem Lehmann-Dreh-/Schwenktisch ideal. Da bleibt auf dem Maschinentisch sogar noch Platz, um zusätzlich zwei Schraubstöcke zu montieren und so eine ergänzende Spannmöglichkeit für einfachere Werkstücke bzw. die sechste Seite zu erhalten.»

Bearbeitungszentrum mit höchster Produktivität

Micheal Loesch und sein Zerspanungsteam sind überzeugt, mit der Mazak VCN 530C das vertikale BAZ (in dieser Grössenordnung) mit der höchsten Produktivität gewählt zu haben. Dank hoher Vorschubgeschwindigkeit (42 m/min), gutem Beschleunigungs-/Verzögerungsverhalten und schnellem Werkzeugwechsel (2,8 s) erreichen sie sehr kurze Zykluszeiten. Langlebige Linearrollenführungen sorgen an allen Achsen für eine konstant hohe Bearbeitungsgenauigkeit. Zudem liessen sie die Maschine mit einem 40er-Werkzeugmagazin, einer Hochgeschwindigkeitsspindel mit 18 000 min-1 und einer Knoll-Hochdruckanlage mit 70 bar ausstatten, was beim Tieflochbohren die Bearbeitungszeiten um bis zu 90 Prozent reduzieren kann.

Besonders wichtig war dem Loesch-Team der 1300 mm x 550 mm grosse Tisch, der einen CNC-Drehtisch von PL Lehmann so aufnehmen kann, dass daneben noch zwei Schraubstöcke
in der Grösse 125 Platz haben. Unterstützt von
den Drehtischspezialisten aus der Schweiz und
dem deutschen Vertrieb- und Servicepartner IVO
Oesterle wählten sie die zweiachsige Ausführung T1-510520.RR Top2. «Schon bei der ersten Präsentation hat uns die Schweizer Qualität überzeugt. Hinsichtlich der Leistungsfähigkeit und der Möglichkeiten bezüglich Digitalisierung und Industrie 4.0 kamen für uns keinerlei Alternativen in Frage.» Ausserdem erhielten sie die 3D-CAD-Daten des CNC-Dreh­tisches vorab und konnten damit auf dem eigenen CAD-System das passende Arbeitsraumkonzept ausarbeiten.

Hohe Steifigkeit und Präzision des Gesamtsystems

Der zweiachsige Lehmann-Drehtisch T1-510520.RR Top2 ist 711 mm lang, 301 mm breit und 250 mm hoch. Auf ihm lassen sich Werkstücke bis zu 340 mm Durchmesser aufspannen. «Da wir vor
allem kleine bis mittelgrosse Werkstücke bis zu einem Kubus von etwa 150 mm bearbeiten, ist das vollkommen ausreichend», argumentiert Michael Loesch. Grossen Wert legt er auf die Steifigkeit des Gesamtsystems, weswegen er sich für ein geklemmtes Gegenlager entschied. «Neben Kupfer, Messing, Aluminium und Lagermetallen bearbeiten wir häufig Edelstähle, die sich ohne diese Option nicht vernünftig schruppen liessen.» Diesbezüglich überzeugten ihn auch die Klemmmomente, die in der 4. Achse bei maximal 800 Nm und in der 5. Achse bei bis zu 4000 Nm liegen.

Ausserdem spielt die Präzision bei Loesch eine wichtige Rolle. Die von PL Lehmann angegebene Teilgenauigkeit Pa von +/– 17 arc­sec und +/– 21 arc­sec (4. und 5. Achse) sowie die Wiederholgenauigkeit Ps mittel von jeweils +/– 2 arc­sec haben die Zerspaner vor Ort mit einem Kalibierwürfel überprüft. Das Ergebnis war sogar noch besser. In der Praxis zahlt sich die hohe Stellgeschwindigkeit des Dreh-/Schwenktisches aus. «Wenn möglich führen wir mit einem Werkzeug, zum Beispiel mit dem Fasenfräser, alle Operationen in Folge aus, drehen und schwenken das Werkstück lieber, als dass wir das Werkzeug immer wieder einwechseln.»

Einfache Programmierung wie bei einer 5-Achs-Maschine

Als Highlight sieht Michael Loesch jedoch die Programmierung mit der Mazatrol SmoothG: «Während früher bei 3+2-Maschinen die fünfachsige Bearbeitung ausschliesslich per G-Code programmiert werden konnte – was für komplexe Werkstücke einen riesigen Aufwand bedeutete –, ist es jetzt möglich, die in meinen Augen sehr bedienerfreundliche Mazatrol-Programmierung einzusetzen.» Das erforderte im Vorfeld zwar eine intensive Zu­sammenarbeit von PL Lehmann und den Mazak-­Steuerungsentwicklern, aber das Ergebnis hat sich
gelohnt. «Unsere VCN 530C mit zweiachsigem Drehtisch kann ich jetzt wie eine fünfachsige Mazak Variaxis programmieren. Dadurch reduziert sich der Programmieraufwand auf einen Bruchteil der Zeit.» Gerade für Einzelteile und Kleinserien – bei Loesch bewegen sich die Losgrössen vor allem zwischen 20 und 200 Stück – ist das ein enormer Produktivitätsgewinn.

Michael Loesch ist mit seiner Investition sehr zufrieden: «Durch die Mazak VCN 530C mit dem zweiachsigen Drehtisch von PL Lehmann und den anderen gezogenen Optionen haben wir erhebliche Zeiteinsparungen erzielt und müssen weniger umspannen, wodurch die Maschinenbediener mehr Zeit für andere Aufgaben haben.» Die nächsten Pläne des innovativen Firmenchefs zielen in Richtung Automatisierung. In Zukunft wird die VCN von einem Roboter bestückt. Die Maschine ist bereits dafür gerüstet: Der PL-Lehmann-Drehtisch bietet eine vierflutige Mediendurchführung an, wodurch sich automatische Spannsysteme ferngesteuert bedienen lassen. «Der Kraftspanner auf dem Drehtisch wird bereits pneumatisch betätigt, und die beiden Schraubstöcke auf dem Maschinentisch werden wir dann von manuell auf pneumatisch-hydraulisch umstellen. So können wir eine wirkliche sechs- seitige Komplettbearbeitung ohne manuelle Eingriffe realisieren», freut sich Michael Loesch. «Ein solches Maschinenkonzept hat Zukunft», ist er sich sicher. SMM

EMO 2019 (Peter Lehmann): Halle 27, Stand D83 & Halle 9, Stand H20

EMO 2019 (Mazak): Halle 3, Stand E12

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