Großgehäusebearbeitung: Wie können Winkelfräsköpfe die Möglichkeiten bestehender Maschinen erweitern?

Große Gehäusekomponenten finden sich häufig in Getrieben, Untersetzungsgetrieben, Pumpen, Ventilgehäusen, Maschinen und verschiedenen Industrieanlagen. Diese Werkstücke weisen oft seitliche Bohrungen, tiefe Aussparungen, interne Bearbeitungsbereiche sowie Montage- oder Positionierungselemente in unterschiedlichen Richtungen auf.

Für die Serienfertigung setzen Hersteller typischerweise horizontale Bearbeitungszentren, 4- oder 5-Achs-Maschinen oder spezielle Bearbeitungssysteme ein, um die mehrseitige Bearbeitung durch Automatisierung und Mehrachsensteuerung durchzuführen.

Für bestimmte große, in geringen Stückzahlen gefertigte, reparaturbedürftige oder nachträglich eingebaute Gehäusekomponenten ist die Investition in eine neue Mehrachsenmaschine jedoch nicht immer die wirtschaftlichste Lösung. Wenn eine vorhandene Maschine durch Bearbeitungsrichtung, Verfahrweg oder Werkzeugzugänglichkeit eingeschränkt ist, können Hersteller die Erweiterung der Bearbeitungsmöglichkeiten ihrer bestehenden Anlagen durch einen Winkelfräskopf in Betracht ziehen.

Ein Winkelfräskopf ist nicht als Ersatz für ein 4- oder 5-Achs-Bearbeitungszentrum gedacht. Vielmehr bietet er eine flexible Bearbeitungslösung für spezifische Werkstücke und vorhandene Maschinenbedingungen.

Wann sollten Sie einen Winkelfräskopf in Betracht ziehen?

1. Große Werkstücke sind schwer umzupositionieren.

Bei großen und schweren Gehäusekomponenten kann für die Neupositionierung ein Kran oder anderes Hebezeug erforderlich sein. Jeder zusätzliche Aufbau verlängert die Zeit für Handhabung, Positionierung und Neuausrichtung.

Wenn sich die Bearbeitungsmerkmale hauptsächlich an der Seite des Werkstücks befinden, kann ein feststehender 90°-Winkelfräskopf den ursprünglichen vertikalen Spindelausgang in eine horizontale Richtung umlenken, sodass das Schneidwerkzeug bestimmte Seitenlöcher, Seitenwände oder horizontale Bearbeitungspositionen direkt erreichen kann.

Bei richtiger Maschinen- und Werkstückkonfiguration kann ein Winkelfräskopf dazu beitragen, einige Werkstückumpositionierungen und wiederholte Spannvorgänge zu reduzieren.

2. Die vorhandene Ausrüstung verfügt nicht über die erforderliche Bearbeitungsrichtung.

Einige konventionelle Portalfräsmaschinen, CNC-Portalfräsmaschinen, Bohr- und Fräsmaschinen oder Sondermaschinen verfügen zwar über ausreichende Steifigkeit und einen ausreichenden Arbeitsbereich, ihre Spindeln können jedoch nur in einer festen Richtung bearbeiten.

Wenn ein Werkstück eine horizontale, vertikale oder schräge Bearbeitung erfordert, ist die vorhandene Ausrüstung möglicherweise nicht in der Lage, den Vorgang direkt durchzuführen.

In solchen Fällen kann je nach gewünschter Bearbeitungsrichtung ein feststehender 90°-Winkelfräskopf oder ein Universalfräskopf ausgewählt werden, wodurch die vorhandenen Maschinen zusätzliche Werkzeugausgangsrichtungen erhalten.

Diese Art von Lösung eignet sich besonders für die Kleinserienfertigung mit hoher Variantenvielfalt, Einzelteile, Ersatzteile oder spezielle Werkstücke, bei denen die Anschaffung einer komplett neuen Maschine für ein einzelnes Bearbeitungsmerkmal nicht erforderlich ist.

3. Eine Standardspindel kann tiefe Bearbeitungsbereiche nicht erreichen.

Einige Gehäusekomponenten enthalten tiefe Hohlräume, vertiefte Strukturen, innere Seitenwände oder Bearbeitungspositionen, die weiter im Inneren des Werkstücks liegen.

Selbst wenn die Bearbeitungsrichtung korrekt ist, kann es vorkommen, dass eine Standardspindel oder ein herkömmlicher Winkelfräskopf aufgrund unzureichender Länge den Innenbereich nicht effektiv erreichen kann.

Eine einfache Vergrößerung des Werkzeug- oder Werkzeughalterüberhangs kann die Steifigkeit verringern, Vibrationen verstärken, die Bearbeitungsgenauigkeit beeinträchtigen oder zu Interferenzproblemen führen.

In solchen Fällen können Hersteller den Einsatz eines 90°-Tieffräskopfes in Betracht ziehen. Dessen verlängerte Kopfkonstruktion erhöht die Bearbeitungsreichweite und ermöglicht es dem Werkzeug, Positionen zu erreichen, die für einen Standard-Winkelfräskopf schwer zugänglich sind.

4. Ersatzteile oder Komponenten mit geringen Stückzahlen machen eine Prozessneugestaltung unpraktisch.

Bei Ersatzteilen gibt es oft Herausforderungen wie unvollständige Zeichnungen, ungewöhnliche Werkstückabmessungen, sehr geringe Produktionsmengen oder Originalteile, deren Produktion bereits eingestellt wurde.

Wenn nur eine geringe Anzahl von Teilen bearbeitet werden muss, kann die Neugestaltung von Vorrichtungen und Prozessen oder der Kauf einer neuen Maschine zu übermäßigen Kosten führen.

Durch die Kombination eines Winkelfräskopfes mit bestehenden Anlagen können Hersteller die Bearbeitungsrichtung an die tatsächlichen Werkstückbedingungen anpassen und die Prozessflexibilität verbessern.

Dies ist auch ein wichtiger Vorteil von Winkelfräsköpfen bei der Reparatur großer Maschinen, der Überholung von Anlagen, der Reparatur von Formen und der Bearbeitung spezieller Bauteile.

Unterschiedliche Bearbeitungsbeschränkungen erfordern unterschiedliche Fräskopflösungen

Bei der Auswahl eines Winkelfräskopfes sollten Hersteller nicht nur die Spindeldrehzahl oder die Außenabmessungen vergleichen. Zunächst muss die tatsächliche Bearbeitungsgrenze ermittelt werden.

Die obige Tabelle dient lediglich als erste Orientierungshilfe. Die endgültige Auswahl sollte auf den Werkstückabmessungen, dem Material, der Bearbeitungsrichtung, der Werkzeuggröße, der Maschinenschnittstelle und den tatsächlichen Schnittbedingungen basieren.

Feststehende 90°-Winkelfräsköpfe: Erweiterung der Seitenbearbeitungsmöglichkeit

Wenn die Hauptanforderung darin besteht, den vertikalen Spindelausgang in eine horizontale Bearbeitungsrichtung umzuleiten, kann ein fester 90°-Winkelfräskopf in Betracht gezogen werden.

Beispielsweise bieten der 90°-Winkelfräskopf IK-A90 und der 90°-Winkelfräskopf IK-N90 beide einen 90°-Werkzeugausgang, sind aber für unterschiedliche Bearbeitungsprioritäten ausgelegt.

IK-A90: Konzipiert für die Bearbeitung mit hohem Drehmoment

Der 90°-Winkelfräskopf IK-A90 verfügt über einen NT50-Spindelkegel und eine maximale Spindeldrehzahl von 800 U/min und eignet sich daher für größere Werkzeuge, höhere Schnittlasten oder anspruchsvollere Schnittbedingungen.

Wenn bei einem großen Gehäusebauteil eine Seitenfräsung, eine Bearbeitung mit größerem Durchmesser oder eine Bearbeitung mit höherem Drehmoment erforderlich ist, kann die IK-A90 als geeignete Option in Betracht gezogen werden.

IK-N90: Entwickelt für die Hochgeschwindigkeits-Präzisionsbearbeitung

Der IK-N90 90°-Winkelkopf verfügt über einen NT50-Spindelkegel und erreicht eine maximale Spindeldrehzahl von 2.000 U/min, wodurch er sich für die Bearbeitung mit höherer Geschwindigkeit und Präzision eignet.

Wenn das Werkstückmaterial leichter ist, das Schneidwerkzeug kleiner ist oder die Anwendung einen größeren Wert auf Oberflächengüte und Spindeldrehzahl legt, kann die IK-N90 in Betracht gezogen werden.

Eine höhere Spindeldrehzahl bedeutet daher nicht automatisch, dass ein Fräskopf besser geeignet ist. Die Auswahl sollte auf Werkzeugdurchmesser, Werkstückmaterial, Schnittlast und Oberflächengüteanforderungen basieren.

90°-Tiefenfräsköpfe: Erweiterte Werkzeugzugänglichkeit

Wenn die Bearbeitungsrichtung korrekt ist, ein herkömmlicher Winkelfräskopf aber dennoch nicht in einen tieferen Bereich des Werkstücks vordringen kann, können Hersteller den 90°-Tiefenfräskopf IK-D90 / IK-D90-L in Betracht ziehen.

Der Hauptzweck dieses Fräskopftyps besteht nicht nur darin, die Bearbeitungsrichtung um 90° umzulenken, sondern auch darin, den Bearbeitungsbereich durch eine längere Kopfstruktur zu erweitern.

Typische Bearbeitungspositionen, die zu bewerten sind, umfassen:

• Tiefe Gehäusehohlräume
• Innenwände
• Vertiefte Strukturen
• Tiefere Seitenlöcher
• Bereiche, in denen ein Standard-Winkelfräskopf mit dem Werkstück kollidieren könnte.

Je nach Konfiguration bietet die IK-D90-Serie maximale Spindeldrehzahlen von entweder 800 U/min oder 2.000 U/min, entsprechend höheren Drehmoment- oder höheren Drehzahlanforderungen bei der Präzisionsbearbeitung.

Universelle Fräsköpfe: Mehr Flexibilität bei der Mehrwinkelbearbeitung

Wenn das Werkstück nicht nur feste horizontale oder vertikale Merkmale aufweist, sondern auch geneigte Flächen, schräge Bohrungen oder Bearbeitungspositionen in verschiedenen Richtungen, kann ein Universalfräskopf in Betracht gezogen werden.

Der 45°-Universalfräskopf IK-U45 und der 90°-Universalfräskopf IK-U90 können so eingestellt werden, dass sie unterschiedliche Bearbeitungsrichtungen ermöglichen.

Diese Fräsköpfe eignen sich für Anwendungen wie:

• Schrägflächenbearbeitung
• Löcher in verschiedenen Winkeln
• Multidirektionale Montagemöglichkeiten
• Große Bauteile, die sich häufig nur schwer neu positionieren lassen.
• Sonderanfertigungen in geringen Stückzahlen und hoher Variantenvielfalt
• Erweiterung der Bearbeitungsrichtungen an Spezialmaschinen oder bestehenden Maschinen

Der Hauptvorteil eines Universalfräskopfes liegt in der größeren Flexibilität der Bearbeitungsrichtung. Vor der Auswahl ist es jedoch wichtig, auch die Winkelverstellmethode, den verfügbaren Überstandsraum, die Werkzeuglänge und die tatsächliche Schnittkraft zu überprüfen.

Welche Informationen sollten vor der Auswahl eines Winkelfräskopfes bereitgestellt werden?

Ob ein Winkelfräskopf erfolgreich installiert und eingesetzt werden kann, hängt nicht nur von den Produktspezifikationen ab, sondern auch von der Gesamtkonfiguration der Maschine, des Werkstücks, des Schneidwerkzeugs und der Vorrichtung.

Vor der Auswahl eines Fräskopfes wird empfohlen, folgende Informationen bereitzustellen:

• Maschinenmarke und -modell
• Spindelschnittstelle und Antriebsmethode
• Spindelflächenabmessungen und Lochkreismuster
• Werkstückzeichnung und Gesamtabmessungen
• Werkstückmaterial
• Tatsächliche Bearbeitungsposition und -richtung
• Bearbeitungstiefe
• Werkzeugtyp und Durchmesser
• Erforderliche Spindeldrehzahl und Schnittlast
• Maschinenbewegungen in X-, Y- und Z-Richtung
• Verfügbarer Freiraum zwischen Werkstück und Vorrichtung
• Fotos oder Videos der eigentlichen Bearbeitungseinrichtung

Falls ein Verbindungsflansch erforderlich ist, sollten auch die Spindelanschlussfläche, die Position des Antriebsblocks, die Flanschdicke und die Befestigungsmethode überprüft werden, um die Gesamtdurchführbarkeit der Installation zu beurteilen.

Der Wert eines Winkelfräskopfes liegt in der Erweiterung der bestehenden Maschinenkapazitäten.

Bei großen, in geringen Stückzahlen gefertigten, reparaturbezogenen oder speziellen Gehäusekomponenten resultiert die Bearbeitungseffizienz nicht immer aus höheren Spindeldrehzahlen oder fortschrittlicheren Maschinen.

Manchmal liegen die eigentlichen Probleme darin:

• Die vorhandene Spindel kann die Seite des Werkstücks nicht erreichen.
• Das große Werkstück lässt sich nur schwer umpositionieren
• Der Maschine fehlt die Möglichkeit zur horizontalen oder schrägen Bearbeitung.
• Die Standardspindel kann nicht in tiefe Hohlräume eindringen.
• Eine Kleinserienfertigung rechtfertigt nicht die Investition in eine völlig neue Maschine.
• Die vorhandene Maschine hat noch eine brauchbare Nutzungsdauer, es fehlen ihr jedoch ausreichende Bearbeitungsanweisungen.

Unter diesen Bedingungen kann ein geeigneter Winkelfräskopf dazu beitragen, dass bestehende Anlagen zusätzliche Bearbeitungsrichtungen erhalten, die Bearbeitungsreichweite erweitern und die Prozessflexibilität verbessern.

Ein Winkelfräskopf ist nicht die Standardlösung für jede Gehäusebearbeitung und soll auch kein 4- oder 5-Achs-Bearbeitungszentrum ersetzen. Unter den richtigen Werkstück- und Maschinenbedingungen kann er jedoch ein wichtiges Werkzeug für Maschinenmodernisierungen und spezielle Bearbeitungsanforderungen sein.

Abschluss

Bei der Bewertung eines Winkelfräskopfes sollten die Hersteller mit den tatsächlichen Bearbeitungsgrenzen beginnen und nicht einfach nur Modelle und Spindeldrehzahlen vergleichen.

Besteht die größte Herausforderung in der Seitenbearbeitung, dem Erreichen tieferer Positionen, der Bearbeitung in verschiedenen Winkeln oder dem Umpositionieren eines großen Werkstücks?

YIH KUAN bietet feste 90°-Winkelfräsköpfe , 90°-Tiefenfräsköpfe , Universalfräsköpfe und Verlängerungsfräsköpfe an , die je nach Bearbeitungsrichtung, Tiefe, Spindeldrehzahl, Drehmomentanforderungen und Maschinenbedingungen bewertet werden können.