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Haben Sie sich jemals gefragt, wie Massenhersteller zuverlässig große Mengen kleiner Metallteile wie Schrauben, Stifte, Steckverbinder und Buchsen produzieren? Die Antwort ist höchstwahrscheinlich ein Verfahren namens Drehautomatenbearbeitung (Screw Machining). Die Drehautomatenbearbeitung ist seit über einem Jahrhundert ein fester Bestandteil der Fertigung und ein verlässliches Verfahren für die industrielle Produktion. Viele Ingenieure und Einkaufsprofis kennen jedoch nicht das volle Potenzial, das die Drehautomatenbearbeitung bietet.
Was ist also Drehautomatenbearbeitung? Einfach ausgedrückt, ist es ein Hochgeschwindigkeits-Rotationsbearbeitungsverfahren, das hauptsächlich zur Herstellung kleiner zylindrischer oder rotationssymmetrischer Komponenten verwendet wird – in der Regel aus massivem Rundstangenmaterial. Darüber hinaus erfüllen Drehautomatenprodukte außergewöhnliche Toleranzen in Bezug auf die spezifizierte Konstruktion.
Der aktuelle Stand der Drehautomatenbearbeitung hat sich über das hinausentwickelt, was der Name impliziert. Heutzutage dominieren computergesteuerte (CNC) Schweizer Drehmaschinen und Mehrspindel-Drehautomaten den Markt für Drehautomaten und ermöglichen die Produktion von Tausenden von Teilen pro Stunde bei sehr geringem Bedienereingriff, um alle Arten von präzise gefertigten Komponenten herzustellen, die letztendlich in medizinischen Geräten, der Luft- und Raumfahrtindustrie und den meisten Automobilmontageanwendungen, unter anderem, verwendet werden.
Dieser Leitfaden bietet Ihnen Details zum gesamten Drehautomaten-Prozess, vergleicht die Drehautomatenbearbeitung mit dem herkömmlichen CNC-Drehen, informiert Sie über typische Toleranzen und Kosten von Drehautomatenprodukten und zeigt Ihnen, wie Sie die geeigneten Hersteller für Ihr nächstes Drehautomaten-Projekt finden.
Um zu verstehen, wie die Drehautomatenbearbeitung funktioniert, hilft es, sich den Prozess zu veranschaulichen. Im Gegensatz zu einer Standarddrehmaschine, bei der das Werkstück in einem stationären Spannfutter gehalten wird und sich die Schneidwerkzeuge entlang seiner Länge bewegen, ist eine Drehautomatmaschine auf Geschwindigkeit und Automatisierung ausgelegt.
Der Prozess der Drehautomatenbearbeitung beginnt mit einem langen Rohmaterialstab, der speziell rund, sechseckig oder quadratisch ist und über ein Stangenmagazin in die Maschine eingeführt wird.
Nachfolgend sind die Schritte aufgeführt, die während dieser Art der Fertigung stattfinden:
Die Stange wird mit Hilfe von Spannzangen durch die Spindel der Maschine geführt. Spannzangen sind spezielle zylindrische Vorrichtungen mit Schlitzen, die das Greifen eines Stangenmaterials mit einem bestimmten Durchmesser ermöglichen.
Während sich das Stangenmaterial in der Spindel dreht, nähern sich verschiedene Arten von Schneidemaschinen radial (senkrecht) und axial (parallel), um das Rohmaterial in fertige Teile zu schneiden. Typische Funktionen von Schneidemaschinen umfassen: Drehen des Außendurchmessers, Bohren von Löchern, Ausdrehen (Bohrungsbearbeitung), Gewindeschneiden, Rändeln und Nuten des Außenumfangs der Stange.
Nachdem alle Merkmale der Vorderseite aus dem Stangenmaterial fertiggestellt sind, trennt das Trennwerkzeug das fertige Teil vom Rest des Stangenmaterials, indem es die Stange durchtrennt.
Der nächste Zyklus beginnt mit einer automatisch gelösten Spannzange, dem Vorschub des Stangenmaterials und der Fortsetzung des vorhergehenden Zyklus.
Moderne computergesteuerte (CNC) Maschinen können über unbestimmte Zeiträume hinweg unbeaufsichtigt laufen und dabei Hunderte oder Tausende identischer bearbeiteter Teile produzieren.
Daher ist die Drehautomatenbearbeitung eine Methode zur Herstellung wiederholbarer, kleiner bis mittelgroßer Präzisionsteile mit minimalem manuellen Eingriff.
Nicht alle Drehautomaten sind gleich. Der Begriff "Drehautomatenbearbeitung" umfasst tatsächlich mehrere unterschiedliche Maschinentypen, jeder mit seinen eigenen Stärken. Welcher für Ihr Projekt der richtige ist, hängt von Ihrem Volumen, der Komplexität und den Toleranzanforderungen ab.
| Maschinentyp | Hauptmerkmale | Am besten geeignet für | Typische Zyklusgeschwindigkeit |
| CNC-Drehmaschine (Standard-Drehzentrum) | Einzelspindel, manueller oder automatischer Werkzeugwechsel, flexibel aber langsamer | Niedriges bis mittleres Volumen, Prototypen, größere Durchmesser | Mäßig |
| CNC-Schweizer Drehmaschine (Swiss-Type) | Führungsbuchse stützt die Stange nahe dem Schneidwerkzeug; eliminiert Durchbiegung; angetriebene Werkzeuge für Fräsen/Bohren | Lange, schlanke Teile, enge Toleranzen (±0,005 mm), komplexe Geometrien in einer Aufspannung | Schnell |
| Mehrspindel-Drehautomat | 5, 6 oder 8 unabhängige, trommelförmig angeordnete Spindeln; Werkstück wird zwischen den Werkzeugen indexiert | Sehr hohe Stückzahlen, einfache bis mittelschwere zylindrische Teile, niedrigste Stückkosten | Sehr schnell (200+ Teile/min) |
Die Art und Weise, wie Werkstücke und Werkzeuge bei den betreffenden Operationen gehandhabt werden, unterscheidet das CNC-Drehen von der Drehautomatenbearbeitung. Beim CNC-Drehen wird das Werkstück in einem rotierenden Spannfutter montiert, und je nach durchgeführter Operation sind unterschiedliche Werkzeugwechsel erforderlich. Im Gegensatz dazu verfügt die Hardware-Anordnung bei der Drehautomatenbearbeitung über einen beweglichen Spindelstock, der das Werkstück durch eine Führungsbuchse führt und die gleichzeitige Durchführung mehrerer Schneidoperationen ohne Unterbrechung ermöglicht.
Im Gegensatz dazu eignet sich das CNC-Drehen am besten für die Herstellung von Kleinserien, Kundenaufträgen, die Produktion großer Durchmesser und die Herstellung hochkomplexer nicht-zylindrischer Teile. Darüber hinaus weist die Drehautomatenbearbeitung eine deutlich höhere Produktivität bei der Serienproduktion kleiner, zylindrischer Teile auf und zeigt niedrigere Stückkosten bei Volumina von mehreren Tausend Einheiten.
Schweizer Drehmaschinen (Swiss-Type) vereinen die Vorteile angetriebener Werkzeuge mit der Präzision einer Führungsbuchse und einer Gegenspindel, um eine voll funktionsfähige Operation für Drehen, Fräsen, Bohren und Gewindeschneiden zu ermöglichen. Sie werden häufig bei der Herstellung komplexer Kleinteile wie medizinischer Knochenschrauben, Luft- und Raumfahrtbeschlägen und einer Vielzahl anderer kleiner Komponenten eingesetzt.
Ingenieure fragen oft nach den erreichbaren Toleranzen für die Drehautomatenbearbeitung, die von den verwendeten Maschinentypen, dem zu bearbeitenden Material und der Geometrie des Teils abhängen.
Schweizer Drehautomaten (Swiss-Type) sind bekanntermaßen präzise Maschinen, da die Führungsbuchse nur wenige Millimeter von dem Punkt entfernt ist, an dem das Werkzeug das Stangenmaterial berührt. Dadurch wird die Durchbiegung des bearbeiteten Teils eliminiert, was es ermöglicht, Toleranzen von bis zu ±0,005 mm (±0,0002 Zoll) oder in einigen Fällen sogar noch enger einzuhalten. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist ungefähr 0,076 mm (0,003 Zoll) dick. Somit können Schweizer Drehmaschinen regelmäßig Teile mit Toleranzen herstellen, die 15-mal präziser sind als eine Haaresbreite.
Typischerweise erreichen Standard-CNC-Drehzentren unter Produktionsbedingungen Toleranzen von etwa ±0,127 mm (±0,005 Zoll), während Mehrspindel-Drehautomaten je nach Einrichtung und Zustand der verwendeten Maschine im Allgemeinen Toleranzen von etwa ±0,025 mm (±0,001 Zoll) oder bei Präzisionsteilen ±0,0127 mm (±0,0005 Zoll) erreichen.
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| Merkmalstyp | Typisch erreichbare Toleranz |
| Durchmesser (Swiss CNC) | ±0,005–0,013 mm |
| Durchmesser (CNC-Drehen) | ±0,025–0,127 mm |
| Gewindegrößen | ISO 5g6g oder 6H nach ISO 965 Standard |
| Längentoleranzen | ±0,254 mm – 0,762 mm für die meisten Anwendungen |
| Konzentrizität | 0,0127 mm – 0,0254 mm TIR |
Bei sicherheitskritischen Anwendungen wie Luft- und Raumfahrtbefestigungen oder orthopädischen Implantaten stellt die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Präzisions-CNC-Bearbeitungsdienstleister sicher, dass die erforderlichen Toleranzen konsequent eingehalten und mit vollständigen Prüfberichten dokumentiert werden.
Das Verständnis der Kostentreiber bei der Drehautomatenbearbeitung hilft Ihnen, Teile zu konstruieren, die sowohl funktional als auch wirtschaftlich herstellbar sind. Mehrere Faktoren beeinflussen den endgültigen Preis pro Teil.
| Kostenfaktor | Auswirkung auf die Kosten der Drehautomatenbearbeitung | Kostenspartipps |
| Material | Aluminium und Messing lassen sich schnell bearbeiten und verursachen geringen Werkzeugverschleiß. Edelstahl und Titan erfordern langsamere Geschwindigkeiten und häufige Werkzeugwechsel. | Wählen Sie Aluminium oder Messing, wenn es die Leistung zulässt |
| Menge / Stückzahl |
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