Inhaltsverzeichnis
Gleit- oder Rollenführung?
Grundlagen, Unterschiede und Bedeutung für Werkzeugmaschinen
Einleitung
Die Leistungsfähigkeit eines Bearbeitungszentrums wird nicht nur von Spindel, Steuerung oder Antriebstechnik bestimmt. Einen wesentlichen Einfluss auf Präzision, Dynamik und Zerspanungsleistung haben die Führungen der Maschinenachsen. Sie sorgen dafür, dass sich die Achsen exakt entlang ihrer vorgesehenen Bahn bewegen und dabei die auftretenden Prozesskräfte sicher aufnehmen.
Im Werkzeugmaschinenbau haben sich dabei vor allem zwei Führungskonzepte etabliert: Gleitführungen und Rollenführungen. Beide Systeme verfolgen unterschiedliche technische Ansätze und sind für unterschiedliche Anforderungen optimiert. Deshalb ist die Wahl der passenden Führung stets von der späteren Anwendung abhängig.
Was sind Gleitführungen?
Bei einer Gleitführung gleiten zwei Führungsflächen direkt aufeinander. Zwischen den Kontaktflächen befindet sich ein Schmierfilm, der Reibung und Verschleiß reduziert. Die Führungskräfte werden über großflächige Kontaktzonen übertragen. Die am häufigsten eingesetzte Bauform von Gleitführungen sind die sog. Flachführungen.
Gleitführungen gehören zu den klassischen Führungssystemen im Werkzeugmaschinenbau und werden insbesondere bei Maschinen eingesetzt, die hohe Belastungen und starke Bearbeitungskräfte aufnehmen müssen.
Eigenschaften von Gleitführungen
- Große Kontaktflächen zwischen den Führungsbahnen
- Hohe Steifigkeit gegenüber Prozesskräften
- Sehr gute Schwingungsdämpfung
- Hohe Belastbarkeit
- Höhere Reibung als bei Rollenführungen
- Geringere Beschleunigungs- und Verfahrwerte
Die ausgeprägte Dämpfungswirkung ist einer der größten Vorteile von Gleitführungen. Schwingungen, die während der Zerspanung entstehen, werden deutlich besser absorbiert als bei Rollenführungen. Dies wirkt sich positiv auf Werkzeugstandzeiten und Oberflächenqualitäten aus.
Was sind Rollenführungen?
Bei Rollenführungen bewegen sich Wälzkörper – meist Rollen oder Kugeln – zwischen Führungsschiene und Führungswagen. Anstelle einer Gleitbewegung findet eine Rollbewegung statt.
Dadurch entstehen deutlich geringere Reibkräfte, was hohe Geschwindigkeiten und Beschleunigungen ermöglicht.
Eigenschaften von Rollenführungen
- Sehr geringe Reibung
- Hohe Verfahrgeschwindigkeiten
- Hohe Beschleunigungen
- Sehr gute Positioniergenauigkeit
- Geringerer Energiebedarf für Achsbewegungen
- Geringere Schwingungsdämpfung als Flachführungen
Durch die niedrige Reibung reagieren Achsen besonders dynamisch. Deshalb dominieren Rollenführungen heute in vielen modernen Bearbeitungszentren für die Serienfertigung und Hochgeschwindigkeitsbearbeitung.
Wann werden Gleitführungen eingesetzt?
Gleitführungen spielen ihre Stärken überall dort aus, wo hohe Prozesskräfte auftreten und maximale Stabilität gefordert wird.
Typische Anwendungen sind:
- Schwerzerspanung
- Bearbeitung großer Werkstücke
- Portalfräsmaschinen
- Fahrständermaschinen
- Bearbeitung von Gusswerkstoffen und hochfesten Stählen
Bei diesen Anwendungen entstehen häufig starke Schnittkräfte und Vibrationen. Die hohe Dämpfungswirkung von Gleitführungen hilft dabei, Schwingungen zu reduzieren und die Bearbeitungsqualität zu sichern.
Beispiel aus der Praxis
- Ein Bearbeitungszentrum für die Schwerzerspanung von Stahlgussteilen muss große Werkzeugdurchmesser und hohe Zustellungen bewältigen. Die dabei auftretenden Kräfte können erhebliche Schwingungen erzeugen. Hier bietet eine Gleitführung durch ihre hohe Dämpfung und Steifigkeit klare Vorteile gegenüber einer Rollenführung.
Wann werden Rollenführungen eingesetzt?
Rollenführungen werden bevorzugt eingesetzt, wenn hohe Dynamik und Produktivität im Vordergrund stehen.
Typische Anwendungen sind:
- Serienfertigung
- Hochgeschwindigkeitsbearbeitung
- Aluminiumbearbeitung
- Dynamische 5-Achs-Bearbeitung
- Präzisionsbearbeitung kleiner und mittlerer Werkstücke
- Automatisierte Fertigungslinien
Durch die geringe Reibung können Achsen sehr schnell beschleunigen und abbremsen. Dies reduziert Nebenzeiten und erhöht die Produktivität.
Beispiel aus der Praxis
- In einem Bearbeitungszentrum zur Aluminiumzerspanung müssen täglich tausende Werkzeugwechsel und Achsbewegungen durchgeführt werden. Kurze Taktzeiten und hohe Dynamik sind hier wichtiger als maximale Dämpfung. Rollenführungen sind deshalb die wirtschaftlichere Lösung.
Worauf sollte bei der Auswahl geachtet werden?
Die Wahl des Führungssystems sollte immer anhand der geplanten Bearbeitungsaufgaben erfolgen.
Gleitführungen eignen sich besonders, wenn:
- hohe Schnittkräfte auftreten
- schwere Werkstücke bearbeitet werden
- maximale Prozessstabilität erforderlich ist
- Schwingungen minimiert werden müssen
- die Schwerzerspanung im Vordergrund steht
Rollenführungen eignen sich besonders, wenn:
- hohe Dynamik gefordert wird
- kurze Zykluszeiten wichtig sind
- viele Positionierbewegungen stattfinden
- überwiegend Aluminium oder andere leicht zerspanbare Werkstoffe bearbeitet werden
- Produktivität wichtiger ist als maximale Dämpfung
Fazit
Gleitführungen und Rollenführungen erfüllen im Werkzeugmaschinenbau unterschiedliche Aufgaben und sind jeweils für bestimmte Einsatzbereiche optimiert.
Gleitführungen überzeugen durch ihre hohe Steifigkeit, Belastbarkeit und Schwingungsdämpfung. Sie werden bevorzugt in Maschinen für die Schwerzerspanung und bei Anwendungen mit hohen Prozesskräften eingesetzt.
Rollenführungen zeichnen sich durch geringe Reibung, hohe Dynamik und schnelle Achsbewegungen aus. Sie sind die erste Wahl für hochproduktive Bearbeitungszentren, Serienfertigung und Hochgeschwindigkeitsbearbeitung.
Die Frage lautet daher nicht, welche Führung grundsätzlich besser ist. Entscheidend ist vielmehr, welche Anforderungen der Bearbeitungsprozess stellt. Erst daraus ergibt sich die technisch und wirtschaftlich optimale Führungsart.
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_rightEine 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_rightEine 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. Die gängigsten Arten sind Gleit- und Rollenführungen.
Gleitführung oder Rollenführung? Arten, Einsatz & Vorteile chevron_rightEin 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.
Was ist ein Bearbeitungszentrum? Arten, Einsatz & Vorteile chevron_rightEs 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.
Was ist ein Bearbeitungszentrum? Arten, Einsatz & Vorteile chevron_rightJa, 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 abweichender Optik führen - spätestens, wenn die Maschinen farbig lackiert werden.
Unsere Maschinen sind je nach Einsatzgebiet mit Gleitführungen (Flachführungen) oder Rollenführungen (Wälzführungen) ausgestattet.
Gleitführung oder Rollenführung? Arten, Einsatz & Vorteile chevron_rightAXA 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.
Was ist ein Bearbeitungszentrum? Arten, Einsatz & Vorteile chevron_rightGrundsätzlich 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.
Was ist ein Bearbeitungszentrum? Arten, Einsatz & Vorteile chevron_rightEin 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 Führungsprinzipien und Bauformen. AXA-Maschinen sind mit Gleit- oder Rollenführungen ausgestattet. Die Wahl der Führung hängt dabei von der spezifischen Anwendung ab.
Gleitführung oder Rollenführung? Arten, Einsatz & Vorteile chevron_rightWälzführungen sind eine Bauform von Rollenführungen. Bei diesem Führungssystem bewegen sich Wälzkörper – meist Rollen oder Kugeln – zwischen Führungsschiene und Führungswagen. Anstelle einer Gleitbewegung findet eine Rollbewegung statt.
Gleitführung oder Rollenführung? Arten, Einsatz & Vorteile chevron_rightEin 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_rightDie 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_right5-Seiten-Bearbeitung bedeutet, dass ein Werkstück von fünf Seiten in einem Arbeitsgang bearbeitet wird.
Unterschied zwischen Mehr-Achs- und Mehr-Seiten-Bearbeitung chevron_rightDie 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.
Unterschied zwischen Mehr-Achs- und Mehr-Seiten-Bearbeitung chevron_rightDer 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
Vertikales Portal Centrum Universal
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.
Was ist eine Drehmaschine? Arten, Einsatz & Vorteile chevron_rightEine CNC-Fräsmaschine ist eine computergesteuerte Werkzeugmaschine, die hochpräzise und automatisierte Bearbeitungsprozesse ermöglicht.
Was ist eine Fräsmaschine? Arten, Einsatz & Vorteile chevron_rightBearbeitungszentren sind besonders wirtschaftlich, wenn mehrere Fertigungsschritte kombiniert werden oder komplexe Bauteile hergestellt werden sollen.
Was ist ein Bearbeitungszentrum? Arten, Einsatz & Vorteile chevron_rightEin Enden-Bearbeitungszentrum ist eine spezialisierte Form eines CNC-Bearbeitungszentrums zur gezielten Bearbeitung von Werkstückenden. Dabei werden insbesondere die Stirnseiten von Bauteilen – wie Rohre, Profile oder Schienen – präzise bearbeitet.
Was ist ein Enden-Bearbeitungszentrum? Arten, Einsatz & Vorteile chevron_rightHorizontales Starrbett Centrum
Enden-BearbeitungsZentrum
Was ist ein Enden-Bearbeitungszentrum? Arten, Einsatz & Vorteile chevron_right