5-Achsen-Automatisierung

Die Automation der 5-Achsen-Bearbeitung war schon immer eine komplexe Angelegenheit. Yamazaki Mazak begegnet den bestehenden Herausforderungen mit einer neuen Maschinengeneration in Kombination mit innovativen Automationslösungen und Softwareentwicklungen.

Die Maschinenserie Integrex i-H konzipierte Mazak speziell für automatisierte Bearbeitungsprozesse.
Die Maschinenserie Integrex i-H konzipierte Mazak speziell für automatisierte Bearbeitungsprozesse.Bild: Yamazaki Mazak Deutschland GmbH

Vervielfachen der Maschinenlaufzeiten

Einer der wichtigsten Treiber bei der Entwicklung von 5-Achsen-Automationslösungen besteht in der Möglichkeit, den produktiven Maschinenbetrieb durch Automatisierung auf sozial unverträgliche Stunden ohne Bedieneraufsicht auszudehnen. Die Fähigkeit, die Maschinenlaufzeit von acht auf bis zu 24 Stunden pro Tag auszuweiten, bietet enormes Potenzial.

Aus einem 8-Stundentag mit 240 produktiven Tagen im Jahr (Montag bis Freitag, bei vier Wochen Betriebsferien) ergeben sich für den Kunden 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 auch in die sozial unverträglichen Stunden hinein auf 24 Betriebsstunden am Tag sowie auf die Wochenenden und Urlaubszeiten ausweiten kann, lässt sich die Auslastung theoretisch sogar auf 8.760 Produktionsstunden pro Jahr erhöhen – das entspricht einer Vervierfachung der Maschinenkapazität.

>>Maßgeschneiderte 5-Achs-Automationslösungen weisen den Weg in die Zukunft<<

Ein zweiter wichtiger Treiber sind die Arbeitskosten. CNC-Bediener sind hochqualifizierte Arbeitskräfte. Es ist also sinnvoll, ermüdende oder wiederkehrende Arbeiten zu minimieren und Kenntnisse stärker für Tätigkeiten wie die Programmierung zu nutzen, die höhere Wertschöpfung bringen. Studien belegen, dass ohne Automatisierung bis zu 70 Prozent der Arbeitszeit eines Bedieners auf sich wiederholende Aufgaben wie Be- und Entladearbeiten für Spannvorrichtungen, Werkstücke oder bearbeitete Teile fallen – dies sind Arbeiten, die keine besonderen Kenntnisse oder Fertigkeiten erfordern.

Automationshürden überwinden

Was liegt also näher, als die 5-Achsen-Bearbeitung zu automatisieren? Allerdings stehen diesem Unterfangen einige Hindernisse im Weg. Zunächst einmal besteht bei vielen 5-Achs-BAZ das Problem, dass das Automatisierungssystem vor der Maschine platziert werden müsste. Das würde allerdings den Zugang zum Bearbeitungsraum einschränken. Diesbezüglich wurde eine neue Generation an Werkzeugmaschinen direkt mit Blick auf die eventuelle Automatisierung entwickelt – mit der Möglichkeit einer Seitenbeladung.

Die CV5-500 ist problemlos mit einer Vielzahl an Automationslösungen kombinierbar und lässt sich unter anderem mit Seitenbeladetür und Roboterarm ausstatten.
Die CV5-500 ist problemlos mit einer Vielzahl an Automationslösungen kombinierbar und lässt sich unter anderem mit Seitenbeladetür und Roboterarm ausstatten. – Bild: Yamazaki Mazak Deutschland GmbH

Ein Beispiel dafür sind die Maschinen der neuen Mazak-Maschinenserie Integrex i-H. Sie sind mit ihrem flachen Frontdesign und dem hinten angeordneten Werkzeugmagazin speziell für die Automatisierung konzipiert. So ist vorn an der Maschine mehr Platz für Automatisierungssysteme (beispielsweise Gelenkroboter), ohne dass dem Bediener der Zugang zum Bearbeitungsraum erschwert wird. Ebenfalls wichtig: Die Automationsausrüstung kann über die Mazak Smooth Ai CNC-Steuerung mit installierter ‚Robot Cell Controller‘-Software programmiert und gesteuert werden.

Komfortable Unterstützung

Anwender haben die verständliche Sorge, dass eine Automatisierung einen komplexen Rüst- und Programmieraufwand erfordert. Diesbezüglich erleichtern verschiedene Software-Innovationen – etwa Mazaks Einrichtungsassistent für Roboter ‚Robot Setup Assist‘ und die Roboterzellen-Software ‚Smooth RCC‘ – den Anschluss und die Programmierung des Roboters enorm. Diese Software-Optionen sind Bestandteil der CNC-Steuerung. Sie unterstützen die Installation des Automatisierungssystems und vereinfachen seine Wartung. Infolgedessen ist internes Knowhow keine zwingende Voraussetzung mehr für die Automatisierung von Fertigungsbetrieben.

Eine weitere Möglichkeit besteht in der Installation einer schlüsselfertigen 5-Achsen-Automationslösung wie der Mazak CV5-500: Sie ist komplett ausgestattet mit einem MA-Robotersystem zum Be- und Entladen der Werkstücke. Im Betrieb führt der Roboter dank seiner besonderen Konzeption, mit der sich die Werkstückumrüstung einfach und schnell bewerkstelligen lässt, unmittelbar zu einer Produktivitätssteigerung. Die Software unterstützt dies und macht zudem die automatisierte CV5-500 zu einer idealen Lösung für die 5-Achsen-Bearbeitung kleiner Losgrößen.

Produktivität deutlich steigern

Die größte Hürde mit Blick auf Automatisierungstechnik ist allerdings die Ansicht, diese sei zu teuer. Dabei gilt es zwei wichtige Punkte zu beachten. Zum einen sinken die Anschaffungskosten für Automationssysteme – insbesondere Industrieroboter – entscheidend, das heißt auch die Amortisationsdauer verringert sich. Zum anderen bleibt bei dieser Betrachtung unberücksichtigt, welch starken Effekt eine Automatisierung auf die Produktivität der 5-Achsen-Bearbeitung haben kann. Neben der Maschinenbeschickung und damit der Ausweitung des Maschinenbetriebs ohne Bedieneraufsicht und über Nacht, bietet die Automation zudem die Möglichkeit, unproduktive Wartezeiten zu verkürzen und den Bedienern deutlich mehr Freiraum für andere Aufgaben zu verschaffen.

Mit einem zu 100 Prozent auf die Maschinenbeschickung ausgelegten Roboter besteht die Chance, die Kapazitätsauslastung zu maximieren und einen kontinuierlichen Betrieb ohne jegliche Unterbrechungen für das Nachladen einzurichten. In der Vergangenheit 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 Maschinen mit maßgeschneiderten 5-Achs-Automationslösungen den Weg in die Zukunft.

www.mazak.de

Yamazaki Mazak GmbH
http://www.mazakeu.de

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