5-Achs-Technik ein Muss?

Die meisten verbinden wohl mit der 5-Achs-Bearbeitung die Metallverarbeitung, den Formenbau oder einen Treppenbauer der Handlaufkrümmlinge produziert. Die Realität sieht allerdings anders aus. Es gibt mittlerweile zahlreiche Homag 5-Achs-Maschinen auf dem Markt, die in den unterschiedlichsten Branchen zum Einsatz kommen: vom Türblattproduzent über Schreiner und Innenausbauer bis hin zum Automobilzulieferer. Doch ist die 5. Achse dabei immer ein Muss?

Prinzipiell muss man in der 5-Achs-Welt zwischen Bauteilen und Werkstücken unterscheiden, die aufgrund ihrer Geometrie 5-achsig bearbeitet werden müssen und solchen, die auf 5-Achs-Maschinen wirtschaftlich gefertigt werden können.

Typische Anwendungen für 5-Achsen als absolutes Muss sind z. B. das Fräsen von Handlaufkrümmlingen oder das Formatieren von 3D-Bauteilen wie z. B. Sitzschalen, gekrümmte Fronten oder Automobil- Innenverkleidungen. Bei diesen Bearbeitungen sind alle fünf Maschinenachsen gleichzeitig (interpolierend) im Einsatz, um die gewünschte Form zu erzeugen.

Im Gegensatz dazu steht die so genannte Stellachsenbearbeitung. Bei dieser Art der 5-Achs-Bearbeitung werden Kipp- und Drehwinkel der A- und C-Achse vorpositioniert, so dass während der Bearbeitung nur die Achsen X, Y und/oder Z verfahren.

Eine klassische Anwendung sind Schifterschnitte (z. B. im Laden- oder Thekenbau) oder Bohrungen in unterschiedlichen Winkeln. Türbandbohrungen in einem Winkel von 7° sind dafür ebenfalls eine typische Anwendung. Im Klartext: Bei der Stellachsenbearbeitung wird immer bezüglich einer definierten Ebene gearbeitet.

Ein wesentlicher Vorteil dabei ist die Möglichkeit, Aggregate für horizontale Bearbeitungen einzusparen. Vor allem Türenhersteller nutzen diese Bearbeitungsart auf 5-Achs-Maschinen, denn bei Türen müssen neben den vertikalen Bearbeitungen (Formatieren, Fälzen, Lichtausschnitte …) zahlreiche horizontale Bearbeitungen (Schlosskasten, Stulp, Bandtaschen etc.) durchgeführt werden. Kommen dann noch Einbohrbänder unter verschiedenen Winkeln hinzu kann man sich vorstellen, warum der Einsatz der 5-Achs-Technik auch für plattenförmige Werkstücke interessant ist.

Eine weitere Art von Bauteilen, die man aufgrund ihrer 3D-Geometrie gerne der 5-Achs-Bearbeitung zuordnet sind Reliefs. Sie stellen allerdings eine Ausnahme dar, denn solange die Werkstücke keine Hinterschneidungen aufweisen, können diese auch auf herkömmlichen 3-Achs-Maschinen durch vertikales Abzeilen der Geometrie hergestellt werden.

Mit dem Flex 5-Aggregat von Homag ist bereits auf einer 4-Achs-Maschine der Einstieg in die 5-Achs-Technik möglich. Um Schifterschnitte, Gehrungsschnitte, Bohrungen und Fräsungen in verschiedenen Winkeln ausführen zu können, ermöglicht das patentierte Flex 5-Aggregat die automatische Einstellung des Schwenkwinkels.

Für die interpolierende 5-Achs-Bearbeitung bietet Homag mit dem Drive 5+ eine leistungsstarke und flexible 5-Achs-Spindel. Durch die patentierte Aggregateschnittstelle mit 3-Punkt-Abstützung für schwere Bearbeitungen können Kühl-/Schmiermittel für die Aluminiumbearbeitung oder Druckluft für tastende Aggregate übertragen werden. Der direkte Zugriff auf den Werkzeugwechsler ermöglicht das Einwechseln sämtlicher Werkzeuge und Aggregate.

Neben der Maschinentechnik ist für die effektive Nutzung der 5-Achs-Technik die Programmerstellung ein wichtiger Punkt. Für die Stellachsbearbeitung bietet das woodWOP Programmiersystem sämtliche Voraussetzungen für eine komfortable und schnelle Programmerstellung über Makros, für das Flex 5-Aggregat und die Drive 5+ Frässpindel.

Somit lassen sich z. B. komfortabel Türen programmieren. Während der Programmerstellung mit woodWOP ist es übrigens egal, ob ein 5-Achs-Kopf oder ein Schlosskastenaggregat z. B. den Schlosskasten und den Stulp fräst. Lediglich die richtige Anwahl der Werkzeugnummer in den Makros ist notwendig. Die Positionierung des Werkzeugs berechnet der woodWOP-Postprozessor automatisch.

Beziehen sich dagegen die Bearbeitungen nicht mehr auf eine eindeutige Ebene oder anders ausgedrückt, besteht die gewünschte Werkstückform aus einer frei modellierten Fläche, dann wird zusätzlich ein CAD/CAM-System benötigt, das diese Flächen abbilden bzw. konstruieren kann und das diesen Freiformflächen die gewünschten Bearbeitungen zuweisen kann. Je nach Anforderung können geeignete CAD/CAM-Systeme simultan fünf Achsen aber auch Stellachsen ansteuern. Übrigens wird soweit wie möglich mit Stellachsen bearbeitet. Grund dafür ist, dass sich die Stellachsenbearbeitung leichter programmieren lässt und, dass in vielen Fällen eine interpolierende Bearbeitung wegen der großen Verfahrwege der Schwenkachse viel mehr Zeit in Anspruch nimmt.

Ein weiterer Grund für den Einsatz von CAD/CAM-Systemen ist die Tatsache, dass die 3D-Software auch in der Holzbranche zunehmend Verbreitung findet. Waren es früher allenfalls zweidimensionale DXF-Zeichnungen, mit denen sich die Holz verarbeitenden Betriebe auseinandersetzen mussten, so sind es heute zunehmend 3D-Zeichnungen bzw. 3D-Solidmodelle der Werkstücke die von Architekten oder Designern geliefert werden. Dann kann mit einem CAD/CAM-System die Zeichnung eingelesen und die entsprechenden Bearbeitungen programmiert werden.

Zu beachten ist, dass der Einsatz eines CAD/CAM-Systems zusätzliche Kosten für Software und Schulung bedeuten. Sofern die CAD/CAM Systeme keine „fertigen“ Branchenmodule zur Konstruktion von z. B. Treppen verfügen, ist der Programmieraufwand nicht zu unterschätzen. Die Erstellung eines Programms für ein 3D-Teil kann unter Umständen mehrere Tage in Anspruch nehmen.

Für die Anwender der 5-Achs-Technik bieten sich mehrere Vorteile. Zum einen ergeben sich neue Möglichkeiten in der Produktgestaltung und damit die Chance, sich vom Wettbewerber abzuheben. Zum anderen können auch bei vielen „normalen“ plattenförmigen Werkstücken erhebliche Zeiteinsparungen erreicht werden, in dem man Winkelschwenkgetriebe nicht mehr von Hand einstellen muss. Je nach Anwendungsfall kann man sich mit einer 5-Achs-Spindel sogar viele Aggregate einsparen, beispielsweise bei der Türenfertigung.

Es sollte aber im Einzelfall immer geprüft werden, welche Aggregate- und Maschinentypen und welches Programmiersystem einzusetzen sind, um nicht eine Technik „vorzuhalten“, die kaum effizient genutzt werden kann.

Durch die einzigartige Kombination von 5-Achs-Technik und Verleimtechnik auf einer Maschine bietet Homag eine universelle Lösung für eine flexible Fertigung – und das bereits auf einer Auslegermaschine. ■