Mit aller Kraft

Anders als die bekannten 3- und 4-Achs-Bearbeitungszentren, setzen Robotkopfmaschinen immer die volle Kraft ihrer Spindel ein: volle Leistung, volle Drehzahl, volles Drehmoment. Kein üblicher Fräsmotor kommt hier zum Einsatz, sondern eine Hochleistungs-Spindel-Motoreinheit mit höchster Lagerqualität, mit vollautomatischem Werkzeug-spannsystem und Wasserkühlung. In der robusten 5-Achs-Aufhängung bringen sie ihre Vorteile voll zur Geltung, um die volle “Power” des Motors auch “ins Holz zu bringen”. Und Power haben die Robotköpfe: Fräsmotore mit bis zu 20 kW, dazu Drehzahlen im Standard bis 18 000 U/min. Realisiert wurden auch schon höhere Leistungen und Drehzahlen, die in den Bereich des Hochgeschwindigkeitsfräsens (HSC) hineinführen.

Schräge Sägeschnitte an Kant-hölzern für einen Wintergartenpfosten, dazu die Schrauben- und Dübelbohrung rechtwinklig in die geschnittene Fläche; Treppenkrümmlinge, Treppenwangen und Handläufe nicht nur für Wendeltreppen; gebogen verleimte MDF-Platten beifräsen; Fassadenelemente mit dichtziehenden Schwalbenschwanzverbindungen oder Formfräsarbeiten an Armlehnen für Sitzmöbel: All das sind Beispiele von Bearbeitungsaufgaben, für die der Robotkopf ideal eingesetzt werden kann. Nahezu unerschöpflich sind die Möglichkeiten, und die kompliziertesten Werkstücke sind dem Robotkopf gerade recht.

Großdimensionierte Sägeblätter für Trennschnitte in beliebigen Winkelstellungen, Profilfräser mit enormen Schnittiefen und kleinste Gravierfräser, die mit den höchsten Drehzahlen arbeiten – sie alle werden direkt in der Spindel aufgenommen. Hier kann der Wunsch, in einer Aufspannung “alle” Arbeiten an einem Werkstück durchzuführen, fast vollständig erfüllt werden.

Die Hauptarbeitsspindel holt sich die Werkzeuge aus einem mitfahrenden Tellermagazin. Größere Werkzeuge und spezielle Adapter sind auf Pick-Up-Plätzen untergebracht. Sie können den Einsatzbereich der Maschine noch zusätzlich erweitern. So lassen sich mit dem Unterfräsaggregat weit in der Unterseite gelegene Bohrungen oder Ausfräsungen ausführen, mit einem Faseaggregat an Freiformteilen saubere Fasen erzeugen, die präzise an den Flächen abgetastet werden. Spezielle Bohrköpfe sparen Arbeitstakte bei Beschlägen, dagegen entfällt z. B. ein Schloßkastenaggregat. Besser und schneller als jedes Adapteraggregat kann die recht tiefe Tasche für den Schloßkasten mit dem direkt in der Spindel aufgenommenen Fräser erzeugt werden.

Führungen und Antriebstechnik folgen bei allen Bauweisen hohen Qualitätsmaßstäben. Vorgespannte, hochbelastbare und steife, rollende Lagerelemente für die Linearbewegungen, Kugelgewindetriebe bei kurzen Achsen und vorgespannte Zahnritzelantriebe bei langen Achsen sorgen dafür, daß die Befehle der NUM-CNC präzise in Bewegungen umgesetzt werden.

Die Aufgabenstellung bestimmt die Ausführung der Gesamtmaschine. Zur Auswahl stehen bei IMA Auslegermaschinen der bekannten BIMA-610-Baureihe sowie Portalmaschinen. Eine interessante Entwicklung ist die Doppelkopfmaschine (2-H-Type). Bei ihr ist ein Support mit der 5-Achs-Spindel bestückt und der am Ausleger gegenüberliegende Support mit einer festen Spindel und zusätzlichen Aggregaten. Das können beispielsweise Bohrgetriebe oder ein Kantenverleimsystem sein. Die leidigen Werkzeugwechselzeiten sind mit dieser Technik fast ganz zu vermeiden. Geschickter Aufbau der Programme vorausgesetzt, kann dann ein Support bearbeiten und der andere das neue Werkzeug einwechseln.

Bei Portalmaschinen wird in Längs- und Querportal unterschieden. Das Längsportal bewegt sich über eine relativ lange, aber schmale Grundmaschine, das Querportal kann als Stationär- oder Fahrportal aus-geführt werden. Auch die Tische können in einer Achsrichtung fahren. Zur Auswahl stehen auch Teleskop-Aufspanntische, die aus dem Bearbeitungsbereich herausfahren. Sie haben den Vorteil, daß sie im Betriebszustand fest verriegelt sind, dadurch ist der Fußboden vor der Maschine völlig frei und ohne Stolperfallen. Bei allen Vorteilen der Robotkopf-Technik gibt es leider auch Nachteile. Die enorme Beweglichkeit und das weite Spektrum der einsetzbaren Werkzeuge erschweren eine direkte Absaugung der Späne. Nur bei senkrechter Stellung des Motors kann eine wirkungsvolle Späneabsaugung realisiert werden. Auf Wunsch ist deshalb im Unterbau ein Späneband für die Entsorgung von Reststücken und Spänen integriert.

Komplettbearbeitung in einer Aufspannung bedeutet auch, daß Werkzeuge in die Unterseite des Werkstückes eingreifen müssen. Motor und Werkzeuge können relativ groß sein, deshalb ist die Freiheit unterhalb der Werkstücke mit entsprechend hohen Vakuumkonsolen groß zu bemessen. Die Vakuumkonsolen lassen sich auf Traversen leicht verschieben, in der hohen Ausführung erfolgt die Befestigung nicht mehr per Vakuum, sondern über Spannschrauben. Die IMA-LED-Rüst-hilfe gibt schnelle und sichere Auskunft über die richtige Position für jeden Sauger, alternativ ist die Konturanzeige mit einem an der Hallendecke angebrachten Laser eine gute Sache, besonders dann, wenn es gilt unregelmäßig geformte Rohteile in Position zu bringen. Überflüssig wird das alles mit selbstpositionierenden DynaPoint-Saugern, die völlig unabhängig vom Bedienungsmann an die programmierte Stelle fahren.

Das Eingeben der Werkstückdaten erfolgt weitgehend im IMA-WOP, das in der neuesten 5-Achs-Version 3.0 auch die Bearbeitung in den Seiten der Werkstücke beherrscht: Keine aufwendigen Programmcodes, sondern nur die Werte, die ohnehin auf den Zeichnungen stehen. Am fertigen Werkstück sind dann die Saugerpositionen zu bestimmen, damit liegen sie immer an der richtigen Stelle und Werkzeuge können nicht mit ihnen kollidieren; eine wichtige Voraussetzung für Kleinstserienfertigung. Serien, die tatsächlich nur ein Stück umfassen können, denn einen aus hochwertigem Holz herzustellenden Treppenkrümmling fertigt man nur einmal. Treppenherstellung oder echte 5-Achs-Bearbeitung erfolgt in entsprechenden Software-Bausteinen. Mit der 3-D-Software kann dann auch ein handgefertigtes “Meisterstück” abgetastet und in ein Bearbeitungsprogramm umgesetzt werden. Damit ist die perfekte Reproduzierbarkeit gewährleistet und die Serienfertigung möglich. n