Bearbeitungszentrum

Typen, Einsatzgebiete, Vorteile

Inhaltsverzeichnis

Was ist ein Bearbeitungszentrum?

Ein Bearbeitungszentrum ist eine hochautomatisierte, CNC-gesteuerte Werkzeugmaschine, mit der verschiedene Bearbeitungsschritte wie Fräsen, Bohren und Drehen ausgeführt werden können. Bearbeitungszentren verfügen über einen automatischen Werkzeugwechsel, womit Werkzeuge ohne manuelles Eingreifen ausgetauscht werden können.

Bearbeitungszentren gibt es in verschiedenen Modellen und Ausführungen, je nach Anforderung und Einsatzzweck.

Wozu wird ein Bearbeitungszentrum eingesetzt?

Ein Bearbeitungszentrum kommt überall dort zum Einsatz, wo Werkstücke präzise, effizient und zumeist in mehreren Bearbeitungsschritten gefertigt werden sollen:

Komplettbearbeitung: Wenn Bauteile in einem Aufspannvorgang mehrere Bearbeitungsschritte durchlaufen (z. B. Bohren, Fräsen, Gewindeschneiden), spart das Zeit und minimiert Fehler.

Automatisierung: Dank CNC-Steuerung, automatischem Werkzeugwechsel und optionalen Werkstück- oder Palettenwechslern lassen sich Prozesse stark automatisieren.

Serien- und Kleinserienfertigung: Bearbeitungszentren sind ideal für kleinere bis mittlere Losgrößen, da sie flexibel sind, aber dennoch hohe Produktivität bieten.

Vielseitigkeit: Sie bearbeiten unterschiedlichste Werkstoffe (Metall, Kunststoff, Verbundmaterialien) und Werkstückformen dank modularer Werkzeugmagazine und Mehr-Achsigkeit.

Welche Arten und Ausführungen gibt es?

Es gibt unterschiedliche Arten von Bearbeitungszentren, die sich nach Anzahl der Achsen, Spindelausrichtung, Maschinentyp und Bauweise unterscheiden:

Nach Spindelausrichtung

  1. Vertikale Bearbeitungszentren: Spindel ist vertikal ausgerichtet. Sehr verbreitet, besonders für Platten, kleine bis mittlere Bauteile.
  2. Horizontale Bearbeitungszentren: Spindel liegt horizontal. Vorteil: bessere Spanabfuhr, geeignet für schwere Zerspanung

Nach Achsenanzahl

  1. 3-Achs-Bearbeitungszentren: Standard, ausreichend für viele Anwendungen.
  2. Mehrachsigkeit (4, 5, 5-Achsen simultan): Ermöglichen Bearbeitung aus mehreren Blickrichtungen, komplexe Geometrien, weniger Umspannen.

Nach Maschinentyp / Bauweise

  1. Fahrständer-Bearbeitungszentren
  2. Portal-Bearbeitungszentren
  3. Enden-Bearbeitungszentren
Bearbeitungszentren Collage

Worauf sollte man beim Einsatz und der Auswahl achten?

Beim Einsatz und bei der Auswahl eines Bearbeitungszentrums sind mehrere Faktoren entscheidend:

Bearbeitungsanforderungen

  1. Welche Operationen werden benötigt? Fräsen, Bohren, Drehen, 5-Achsen?
  2. Wie komplex sind die Werkstücke? Benötigt man 3 Achsen oder 5 Achsen?

Werkstückgröße und Gewicht

  1. Wie groß und schwer sind die Werkstücke?
  2. Wie lange müssen die Verfahrwege (X, Y, Z) sein?
  3. Ist ein Maschinentisch oder Rundtisch nötig?

Maschinenbauweise / Stabilität

  1. Wie steif ist das Maschinenbett? Eine hohe Steifigkeit ergibt bessere Bearbeitungsqualität.
  2. Welche Führungssysteme werden verwendet?
  3. Wie ist die Dämpfung – wichtig bei dynamischer Bearbeitung.

Spindel und Antriebe

  1. Welche Spindeldrehzahl und Leistung ist notwendig?
  2. Braucht man einen Schwenkkopf oder eine Vertikalspindel?
  3. Werkzeugaufnahmen: Welche Aufnahmeform soll eingesetzt werden (SK, HSK)?

Wartung & Service

  1. Verfügbarkeit von Ersatzteilen
  2. Nachrüstoptionen (z. B. spätere Automatisierung)

Kosten und Wirtschaftlichkeit

  1. Anschaffungskosten vs. Einsparungen durch Automatisierung
  2. Betriebskosten
  3. Lebensdauer der Maschine

Welche Vorteile bieten Bearbeitungszentren?

Die Nutzung von Bearbeitungszentren bringt zahlreiche Vorteile mit sich:

  1. Hohe Effizienz: Durch automatischen Werkzeugwechsel und CNC-Steuerung lassen sich Bearbeitungszyklen stark optimieren.
  2. Vielseitigkeit: Mehrere Bearbeitungsschritte wie Fräsen, Bohren und Drehen können auf einer Maschine realisiert werden, was Rüstaufwände reduziert.
  3. Präzision & Wiederholgenauigkeit: Durch stabile Bauweisen, steife Führungen und moderne Steuerung wird eine hohe Genauigkeit erreicht.
  4. Automatisierungspotenzial: Mit Werkzeugmagazinen, Paletten- oder Werkstückwechslern sowie Messsystemen sind automatisierte Fertigungszellen realisierbar.
  5. Produktivität bei Serienfertigung: Gerade bei kleinen bis mittleren Serien ermöglicht ein Bearbeitungszentrum eine effiziente Fertigung bei guter Auslastung.
  6. Sicherheit und Prozesskontrolle: Moderne Bearbeitungszentren bieten Kollisionsüberwachung, Prozessüberwachung, Bruchüberwachung etc., was die Betriebssicherheit erhöht.

Fazit

Bearbeitungszentren sind zentrale Bestandteile moderner Fertigung: Sie bieten eine Kombination aus Präzision, Automatisierung und Flexibilität, die nahezu alle Bearbeitungsaufgaben auf einer Maschine ermöglicht.

Die Auswahl des passenden Bearbeitungszentrums hängt stark von den individuellen Anforderungen ab, wie Bearbeitungsaufgaben, Werkstückgröße, Automatisierungsgrad und Genauigkeitsanforderungen.

Wenn man ein Bearbeitungszentrum gezielt auswählt und richtig einsetzt, lassen sich Produktionsprozesse optimieren, Kosten senken und die Qualität deutlich steigern.

Fragen und Antworten zu Bearbeitungszentren

Eine Werkzeugmaschine ist eine Maschine zur Bearbeitung von Metall oder anderen starren Materialien, üblicherweise durch Fräsen, Bohren, Schneiden, Schleifen, Scheren oder andere Formen der Verformung.

Was ist eine Werkzeugmaschine? Einsatz und Vorteile chevron_right

Eine Fräsmaschine entfernt Material von einem Werkstück, indem sie ein Schneidwerkzeug (Fräser) dreht und in das Werkstück hinein bewegt.

Was ist eine Fräsmaschine? Arten, Einsatz & Vorteile chevron_right

Ein Bearbeitungszentrum (BAZ), auch Fertigungszentrum genannt, ist eine mehrachsige NC-fähige Werkzeugmaschine, die sich für die Komplettbearbeitung eignet, also die Funktionen von Drehmaschine, Fräsmaschine und Bohrmaschine umfasst. Außerdem verfügt sie über einen automatischen Werkzeugwechsel.

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Es gibt verschiedene Arten von Bearbeitungszentren, die sich entweder nach ihrer Spindelposition (horizontal oder vertikal), der Anzahl der Achsen (z. B. 3- bis 5-Achsen) und ihrer Bauform (z. B. Fahrständer- oder Portalbearbeitungszentren) unterscheiden.

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Ja, durch optional schnell drehende Rundtische (stehend oder liegend; A- bzw. C-Achse) und eine neben der Arbeitsspindel angebrachte Drehstahlhalterung für die Aufnahme von Capto-Drehwerkzeugen.

Der Unterschied liegt im Verfahrweg der Y-Achse, der angestrebten Fräsleistung, in Größe und Abstand der Führungsbahnen.

Auch die bewegten Massen des Gussfahrständers steigen mit der Baugröße an, was der besseren Dämpfungseigenschaft zu Gute kommt.

Die Lieferzeiten liegen bei mehreren Monaten. Letztendlich hängt es vom Einzelfall ab - bei Sonderanfertigungen sind die Lieferzeiten natürlich länger, als bei einfachen 3-Achs-Maschinen.

Nein, wir konstruieren und fertigen jede Maschine individuell nach Auftrag.

Jede Maschine wird bei AXA individuell konstruiert und gefertigt, so dass unterschiedliche Kundenwünsche berücksichtigt werden. Das kann zu leicht abweichenden Optik führen - spätestens, wenn die Maschinen farbig lackiert werden.

Standardmäßig sind unsere Maschinen mit Flachführungen ausgestattet. Optional bieten wir auch Linearwälzführungen an.

AXA konstruiert und produziert ausschließlich im Stammwerk in Schöppingen / Westmünsterland.

Ein Bearbeitungszentrum (BAZ) ist eine Werkzeugmaschine, die die Funktionen einer Dreh-, Fräs- und Bohrmaschine vereint. Es ist auch als Fertigungszentrum bekannt.

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Grundsätzlich gibt es zwei Typen von Bearbeitungszentren: Bei einem vertikalen BAZ ist die Spindel senkrecht zum Boden montiert und bearbeitet das Werkstück von oben. Im Gegenzug dazu kann die Werkzeugspindel bei einem horizontalen BAZ zusätzlich eine horizontale Stellung einnehmen.

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Ein Bearbeitungszentrum besteht aus einem Maschinenbett, Führungen, Maschinentisch, Kreuzschlitten, Hauptspindel, Werkzeugwechsler und optional vielen weiteren Elementen wie Rundtisch, Spanntechnik etc.

Das Maschinenbett ist die Basis einer Werkzeugmaschine, auf welcher die Führung von Werkzeugschlitten und Maschinentisch aufgebaut ist.

Als Umhausung bezeichnet man bei einer Werkzeugmaschine eine Schutzverkleidung, die sowohl die Maschine als auch Mitarbeiter vor Gefahren und Lärm schützt.

Beim Drehen wird üblicherweise Emulsion zur Kühlung eingesetzt. Bei hohen Drehzahlen und Verwendung von Hochdruckpumpen kann der Kühlschmierstoff recht stark zerstäubt werden. Es entsteht eine starke Vernebelung, wodurch der Einsatz einer Absaugung notwendig wird.

Um die Bewegungsrichtung an CNC-Maschinen festzulegen, sind für die Hauptverfahrwege der Maschinen sogenannte Koordinatenachsen festgelegt. Das sind die X-, Y- und Z-Achsen.

Bei Werkzeugmaschinen ist die X-Achse die horizontale Achse, die für seitliche Bewegungen nach links und rechts verantwortlich ist.

Die Y-Achse ist bei Werkzeugmaschinen eine der Hauptachsen, die eine horizontale, senkrecht zur X-Achse verlaufende Bewegung ermöglicht. Sie wird verwendet, um das Werkstück oder das Werkzeug in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung zu bewegen.

Die Z-Achse ist bei CNC-Werkzeugmaschinen die vertikale Achse. Sie steuert die Auf- und Abbewegung des Werkzeugs oder des Werkstücks während des Bearbeitungsvorgangs.

Bei Werkzeugmaschinen gibt es verschiedene Arten von Führungen, darunter Linearführungen, Flachführungen, Rollenführungen, Kugelführungen und Gleitführungen. Die Wahl der Führung hängt von der Anwendung und den Anforderungen ab.

Eine Linearführung ist eine Kombination aus einer Führungsschiene und einem Schlitten, der sich auf dieser Schiene bewegt. Für den Schlitten ist ausschließlich eine präzise lineare Bewegung entlang der Schiene möglich (-> hohe Positioniergenauigkeit).

Unter Wälzführungen versteht man ganz allgemein alle Arten von Linearführungen. Eine Wälzführung ist eine technische Führung, bei der Wälzkörper zur Verringerung der Reibung zwischen den verschiedenen Komponenten bzw. Führungselementen verwendet werden.

Ein Kugelgewindetrieb (KGT), auch Kugelumlaufspindel, ist ein Schraubgetriebe, bei dem eingefügte Kugeln die Kraft zwischen Schraube und Mutter übertragen und Drehbewegungen in Längsbewegungen umwandeln.

Die 3-Seiten-Bearbeitung bezeichnet eine Technik, bei der ein Werkstück in einer Aufspannung von drei Seiten bearbeitet wird.

Unterschied zwischen Mehr-Achs- und Mehr-Seiten-Bearbeitung chevron_right

Die 3-Achsen-Bearbeitung ist eine der am häufigsten verwendeten Techniken zur Herstellung mechanischer Teile. Die Achsen X, Y und Z werden kontinuierlich gleichzeitig bewegt.

Unterschied zwischen Mehr-Achs- und Mehr-Seiten-Bearbeitung chevron_right

5-Seiten-Bearbeitung bedeutet, dass ein Werkstück von fünf Seiten in einem Arbeitsgang bearbeitet wird.

Unterschied zwischen Mehr-Achs- und Mehr-Seiten-Bearbeitung chevron_right

Die 5-Achsen-Bearbeitung ist ein Verfahren, bei dem Werkstücke von verschiedenen Winkeln aus bearbeitet werden können. Dabei werden drei lineare Achsen (X, Y, Z) und zwei rotierende Achsen (A und B) genutzt, um das Werkzeug in jede beliebige Position zu bringen.

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Der Z-Hub liegt bei jeweils 900 mm bis max. 1100 mm.

Ein Fahrständer-Bearbeitungszentrum ist eine Werkzeugmaschine in Fahrständer Bauweise, mit feststehendem Arbeitstisch und einem Fahrständer, der die Bewegungen der Achsen X, Y und Z durchführt.

Ein Portal-Bearbeitungszentrum ist eine Werkzeugmaschine mit Doppelständerstruktur. Das Portal bezieht sich auf die Spindel, die über dem Arbeitstisch hängt, um Bearbeitungsprozesse durchzuführen.

Vertikales Horizontal Centrum

Doppel-Bearbeitungs-Zentrum

Vertikales Compact Centrum

Vertikales Starrbett Centrum

Vertikales Portal Centrum

Portal Fräs Zentrum

Universal Portal Fräs Zentrum

Die VCC ist mit einem Verfahrweg von X = 750 mm und einer sehr geringen Stellfläche unsere kleinste Maschine und optimal für kleine Werkstücke.

Die AXA DBZ ist speziell für die Bearbeitung im Pendelbetrieb konstruiert. Grundsätzlich sind jedoch auch die Modelle VSC und VHC im Pendelbetrieb einsetzbar.

Die VPC ist mit einer Vertikalspindel ausgestattet, die VPC U mit einer Schwenkspindel.

Nein, Pendelbetrieb ist bei AXA nur mit Fahrständermaschinen möglich.

Ja, dadurch dass das Werkzeugmagazin außerhalb des Arbeitsraums liegt und nicht mit dem Fahrständer mitfährt, kann es gefahrlos auch während der Bearbeitung bestückt werden. Man nennt es auch "Hauptzeitparalleles Rüsten".

Bis zu einem gewissen Rahmen, der aber konstruktiv geprüft werden muss, kann AXA die Werkzeuglängen und die Werkzeugdurchmesser flexibel gestalten. So wurden bereits Werkzeuglängen bis 650 mm realisiert.

Beim Fräsen rotiert das Werkzeug, während das Werkstück meist fest eingespannt ist. Beim Drehen rotiert dagegen das Werkstück.

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Eine CNC-Fräsmaschine ist eine computergesteuerte Werkzeugmaschine, die hochpräzise und automatisierte Bearbeitungsprozesse ermöglicht.

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Bearbeitungszentren sind besonders wirtschaftlich, wenn mehrere Fertigungsschritte kombiniert werden oder komplexe Bauteile hergestellt werden sollen.

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