5-Achsen-Automatisierung im Standard

Die Automatisierung von 5-Achs-Bearbeitungen war schon immer eine komplexe Angelegenheit. Doch die bestehenden Herausforderungen will Mazak nun mit einer neuen Maschinengeneration in Kombination mit innovativen Automationslösungen und neuen Softwareentwicklungen meistern.

Die Maschinen der neuen Mazak-Maschinenserie INTEGREX i-H sind mit ihrem flachen Frontdesign und dem hinten angeordneten Werkzeugmagazin speziell für die Automatisierung konzipiert.

Die Maschinen der neuen Mazak-Maschinenserie INTEGREX i-H sind mit ihrem flachen Frontdesign und dem hinten angeordneten Werkzeugmagazin speziell für die Automatisierung konzipiert.

Die 5-Achs-Bearbeitung ist per Definition deutlich komplexer als eine 3-Achs-Bearbeitung. Dies gilt für Programmierung, Werkzeugbahnen und Automatisierbarkeit gleichermaßen, wobei letztere bei den Anwendern immer stärker in den Fokus rückt. Eine 5-Achs-Bearbeitung geht zumeist mit geringen Fertigungsmengen bei hoher Variantenvielfalt einher und bietet sich aufgrund der Vielzahl an erforderlichen Spannvorrichtungen, Werkstücktypen und Programmen nicht so sehr für den Einsatz einer Standard-Roboterlösung an. „Viele Maschinenbetreiber halten ihre Fertigungsprozesse aufgrund der vorwiegend kleinen Losgrößen für überhaupt nicht automatisierbar“, erklärt Mike Sykes, Automation Systems Manager bei Mazak Europe.

Die Mazak CV5-500 kann in eine schlüsselfertige 5-Achsen-Automationslösung eingebunden und beispielsweise mit einem MA-Roboter zum Laden und Entladen der Werkstücke kombiniert werden.

Die Mazak CV5-500 kann in eine schlüsselfertige 5-Achsen-Automationslösung eingebunden und beispielsweise mit einem MA-Roboter zum Laden und Entladen der Werkstücke kombiniert werden.

Enormes Steigerungspotenzial

Einer der wichtigsten Treiber bei der Entwicklung von 5-Achs-Automatisierungslösungen besteht jedoch in der Möglichkeit, den Maschinenbetrieb auf mannarme und sogar mannlose Stunden auszudehnen. „Die Fähigkeit, die Maschinenlaufzeit von acht Stunden auf im Idealfall bis zu 24 Stunden pro Tag auszuweiten, bietet enormes Steigerungspotenzial, sowohl im Hinblick auf die Werksauslastung als auch auf Produktivität und Rentabilität“, ist Sykes überzeugt.

Aus einem Achtstundentag mit 240 produktiven Tagen im Jahr ergeben sich 1.920 Stunden an nutzbarer Zerspanungszeit. Wenn eine Maschine stattdessen an den gleichen Produktionstagen 16 Stunden lang betrieben wird, lässt sich ihre Kapazität mit 3.840 Betriebsstunden bereits verdoppeln. Mit einem Automatisierungssystem, das den Maschinenbetrieb überdies rund um die Uhr gewährleistet, lässt sich die Auslastung sogar auf 8.760 Produktionsstunden pro Jahr erhöhen. Ein zweiter wichtiger Treiber sind klarerweise die Arbeitskosten. CNC-Bediener sind hochqualifizierte Arbeitskräfte, d. h. es ist sinnvoll, wiederkehrende Arbeiten zu minimieren und Kenntnisse stärker für Tätigkeiten wie die Programmierung zu nutzen, die höhere Wertschöpfung bringen.

Die CV5-500 lässt sich problemlos mit einer Vielzahl an Automationslösungen kombinieren und kann u. a. mit Seitenbeladetür und Roboterarm ausgestattet werden.

Die CV5-500 lässt sich problemlos mit einer Vielzahl an Automationslösungen kombinieren und kann u. a. mit Seitenbeladetür und Roboterarm ausgestattet werden.

Hürden und Hindernisse

Der Automatisierung der 5-Achs-Bearbeitung stehen allerdings einige Hindernisse im Weg. Zunächst einmal besteht bei vielen 5-Achs-Bearbeitungszentren das Problem, dass das Automatisierungssystem vor der Maschine platziert werden müsste, was allerdings den Zugang zum Bearbeitungsraum einschränken würde. Mazak hat eine neue Generation an Werkzeugmaschinen direkt mit Blick auf eine optimale Automatisierbarkeit entwickelt, welche die Möglichkeit der Seitenbeladung bietet. Ein Beispiel dafür ist die neue INTEGREX i-H-Baureihe, die mit ihrem flachen Frontdesign und dem hinten angeordneten Werkzeugmagazin speziell für die Automatisierung konzipiert ist.

„Anwender haben die verständliche Sorge, dass eine Automatisierung einen komplexen Rüst- und Programmieraufwand erfordert. Viele von ihnen können dies betriebsintern nicht abdecken. Dies belegt auch unsere Kundenbefragung: Einer von zehn Anwendern hat angegeben, dass er aufgrund mangelnder Fachkenntnisse vor der Automatisierung zurückschreckt“, erklärt Sykes. Dabei erleichtern verschiedene Softwarelösungen – so z. B. Mazaks Einrichtungsassistent Robot Setup Assist und die Roboterzellen-Software Smooth RCC – den Anschluss und die Programmierung des Roboters enorm. Diese sind Bestandteil der CNC-Steuerung. Sie unterstützen die Installation des Automatisierungssystems und vereinfachen seine Wartung. „Fakt ist: Mit den richtigen Assistenzsystemen ist internes Know-how längst keine Voraussetzung mehr für die Automatisierung von Fertigungsbetrieben“, ist sich Sykes sicher.

VARIAXIS i-300 AWC ist ein kompaktes Automatisierungssystem für die Bearbeitung unterschiedlichster Teile.

VARIAXIS i-300 AWC ist ein kompaktes Automatisierungssystem für die Bearbeitung unterschiedlichster Teile.

Schlüsselfertige 5-Achs-Automatisierungslösungen

Ein gutes Beispiel ist das vertikale 5-Achs-Bearbeitungszentrum CV5-500, denn dieses kann mit einem Standard-MA-Robotersystem zum Be- und Entladen der Werkstücke ausgestattet werden. „Im Betrieb führt der MA-Roboter dank seiner besonderen Konzeption, mit der sich die Werkstückumrüstung einfach und schnell bewerkstelligen lässt, unmittelbar zu einer Produktivitätssteigerung. Die Software unterstützt den Anwender optimal und macht die CV5-500 zu einer wirtschaftlichen Lösung für die automatisierte Bearbeitung kleiner Losgrößen“, so Sykes.

Eine weitere Hürde mit Blick auf die automatisierte Fertigung ist oft auch die Kosten-Nutzen-Betrachtung. Dabei gilt es zwei wichtige Punkte zu beachten: Zum einen sinken die Anschaffungskosten für Automationssysteme – insbesondere Industrieroboter, d. h. auch die Amortisationsdauer verringert sich. Zum anderen werden durch eine prozesssichere Automatisierungslösung, wie bereits erwähnt, Spindelstunden massiv erhöht, Maschinenbediener deutlich entlastet und die Teilefertigung planbarer.

Die Mazak CV5-500 ist ein vielseitiges 5-Achs-Bearbeitungszentrum in hoch verwindungssteifer Portalbauweise mit zapfengelagertem Tisch.

Die Mazak CV5-500 ist ein vielseitiges 5-Achs-Bearbeitungszentrum in hoch verwindungssteifer Portalbauweise mit zapfengelagertem Tisch.

Maximale Rentabilität

Mit intelligenten Automatisierungslösungen besteht die Möglichkeit, die Kapazitätsauslastung zu maximieren und den kontinuierlichen Betrieb ohne jegliche Unterbrechungen für das Be- und Entladen zu ermöglichen. „Bisher war die automatisierte 5-Achsen-Bearbeitung eher die Ausnahme als die Regel. Anwendern, die daran interessiert sind, wettbewerbsfähig zu bleiben und eine schnelle Amortisierung ihres 5-Achs-Bearbeitungszentrums sowie maximale Rentabilität zu erreichen, weist eine neue Generation an Mazak-Maschinen mit maßgeschneiderten 5-Achs-Automationslösungen den Weg in die Zukunft“, resümiert Sykes abschließend.

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