Stangenlader für CNC-Drehmaschinen – wann lohnt sich der Einsatz?

Ein Stangenlader für eine CNC-Drehmaschine automatisiert die Materialzufuhr zur Spindel und ermöglicht die Fertigung aufeinanderfolgender Werkstücke, ohne dass jedes Stück manuell eingelegt werden muss. Er wird vor allem bei der Herstellung von Hülsen, Stiften, Schrauben, Verbindungsstücken, Stutzen, Hydraulikbauteilen sowie Teilen aus Rund-, Sechskant- oder Profilstangen eingesetzt.

Die Anschaffung eines Zuführers ist nicht immer notwendig. Die größten Vorteile bietet er in der Serienfertigung, bei der die Werkstücke identisch sind, die Zykluszeit relativ kurz ist und häufige Stillstände der Drehmaschine deren Leistung einschränken. Über die Wirtschaftlichkeit entscheiden unter anderem die Stückzahl, der Stangendurchmesser, die Bearbeitungszeit, die Materiallänge und die Leistungsfähigkeit der CNC-Drehmaschine selbst.

Wie funktioniert ein Stangenvorschubgerät?

Das Material wird in den hinter dem Spindelstock der Drehmaschine angeordneten Stangenvorschub eingelegt. Die Vorrichtung führt die Stange durch den Spindeldurchgang in die Spannzange, die Spannhülse oder ein anderes Spannsystem ein. Nach dem Festspannen des Materials führt die Drehmaschine die programmierten Bearbeitungsvorgänge wie Drehen, Bohren, Gewindeschneiden, Nuten und Abstechen durch.

Nach Abschluss des Zyklus wird das fertige Werkstück abgeschnitten, die Spannvorrichtung gibt das Material frei und der Stangenvorschub verschiebt die Stange um die vorgegebene Länge. Anschließend beginnt die Maschine den nächsten Zyklus. Der Vorgang kann so lange wiederholt werden, bis der Stab aufgebraucht ist oder die geplante Stückzahl erreicht ist.

Je nach Bauart kann der Vorschub kurze Abschnitte bearbeiten oder automatisch weitere Stangen aus dem Lager entnehmen. Ausgefeiltere Systeme ermöglichen einen längeren Betrieb mit begrenztem Bedienereingriff, vorausgesetzt, der Bearbeitungsprozess ist stabil und gut vorbereitet.

Wann steigert der Zuführer die Produktivität?

Der größte Vorteil ist die Verkürzung der Nebenzeiten. Bei manueller Bedienung muss der Bediener die Maschine anhalten, die Spannvorrichtung öffnen, den Materialrest entnehmen, ein neues Stück einlegen, den Stabaushub einstellen und das Programm erneut starten. Wenn ein einzelnes Werkstück mehrere Dutzend Sekunden oder einige Minuten bearbeitet wird, können solche Unterbrechungen einen erheblichen Teil des gesamten Prozesses ausmachen.

Ein Stangenlader für eine CNC-Drehmaschine ist besonders nützlich, wenn:

• große oder regelmäßig wiederkehrende Serien gefertigt werden,
• aus einem Stab viele identische Teile hergestellt werden,
• die Bearbeitungszeit für ein einzelnes Werkstück kurz ist,
• die Drehmaschine häufig durch den manuellen Materialwechsel zum Stillstand kommt,
• die Produktion in mehreren Schichten erfolgen soll,
• das Unternehmen möchte den Anteil des Bedieners an sich wiederholenden Tätigkeiten reduzieren.

Die Automatisierung spielt bei der Fertigung von Bauteilen mit kleinen und mittleren Durchmessern eine große Rolle. Aus einer langen Stange lassen sich viele Teile herstellen, ohne dass der Maschinenbetrieb nach jedem Zyklus unterbrochen werden muss. Je kürzer die Bearbeitungszeit für ein einzelnes Teil ist, desto größer ist der Anteil der Beladevorgänge am Gesamtprozess.

Weniger Stillstandszeiten und bessere Auslastung der Drehmaschine

Eine CNC-Drehmaschine schafft vor allem dann einen Mehrwert, wenn sie bearbeitet. Jede Unterbrechung zum manuellen Einlegen des Materials verringert die Maschinenauslastung. Ein Zuführer ermöglicht es, die automatische Betriebszeit zu verlängern und die Anzahl der in einer Schicht gefertigten Teile zu erhöhen.

Der Bediener muss nicht ständig an der Maschine bleiben. Er kann die Qualität der Teile kontrollieren, Werkzeuge vorbereiten, einen anderen Arbeitsplatz bedienen oder Material in einer anderen Maschine nachlegen. In einer gut organisierten Produktion kann eine Person mehr als eine Maschine beaufsichtigen.

Ein Zuführer kann auch den Nachtbetrieb oder den teilweise unbeaufsichtigten Betrieb erleichtern. Dies erfordert jedoch eine zuverlässige Software, eine effektive Entnahme der fertigen Teile, eine Werkzeugkontrolle sowie Maßnahmen gegen die Ansammlung von Spänen. Die automatische Materialzuführung ersetzt zwar keine korrekte Fertigungstechnik, kann aber die Organisation eines stabilen Prozesses erheblich verbessern.

Wiederholgenauigkeit des Materialauszugs

Das manuelle Einstellen der Stange kann zu Abweichungen beim Ausfahren führen. Der Zuführer führt diese Bewegung gemäß einem festgelegten Programm aus, sodass aufeinanderfolgende Werkstücke die Bearbeitung aus derselben Position beginnen. Dies verbessert die Wiederholgenauigkeit des Prozesses und reduziert Materialverluste.

Dies ist besonders bei kurzen Werkstücken von Bedeutung, bei denen bereits ein geringer Überschuss, der bei jedem Werkstück verbleibt, den Stabverschleiß über die gesamte Serie hinweg erhöhen kann. Ein korrekt konfiguriertes System ermöglicht es zudem, die Länge des Restmaterials zu kontrollieren und die Anzahl der Fehler zu reduzieren, die durch eine falsche Einlegung des Stabes entstehen.

Kurzer Zuführer oder Magazin?

Einfachere Zuführungen sind für kurze Stangenabschnitte ausgelegt. Sie nehmen weniger Platz ein und können eine gute Lösung für Betriebe sein, die keinen langen Betrieb ohne Bediener benötigen. Kürzeres Material lässt sich leichter führen und kann bei hohen Spindeldrehzahlen weniger Vibrationen verursachen.

Magazin-Zuführungen verarbeiten lange Stangen und entnehmen automatisch die nächsten Stangen. Sie sorgen für eine größere Autonomie des Arbeitsplatzes, erfordern jedoch mehr Platz hinter der Drehmaschine. Wichtig sind außerdem die korrekte Materialführung, die Anpassung des Führungskanals, die Stabilisierung der Stange und die Kommunikation mit der Maschinensteuerung.

Wann lohnt sich ein Zuführer möglicherweise nicht?

Die Automatisierung garantiert nicht immer eine schnelle Amortisation der Investition. Bei Einzelfertigung oder sehr kleinen Serien kann die Rüstzeit des Zuführers ähnlich lang sein wie die Zeit, die für das manuelle Einlegen des Materials benötigt wird.

Ein Zuführer ist auch dann weniger sinnvoll, wenn das Unternehmen häufig die Stabdurchmesser wechselt und jede Charge einen anderen Führungskanal sowie zusätzliche Einstellungen erfordert. Bei langen Bearbeitungszeiten können die Vorteile ebenfalls begrenzt sein. Wenn die Fertigung eines einzelnen Werkstücks mehrere Stunden dauert, macht der manuelle Materialwechsel nur einen geringen Anteil am gesamten Zyklus aus.

Wie wählt man einen Zuführer für eine CNC-Drehmaschine aus?

Zunächst sollten der Durchlassdurchmesser der Spindel sowie der Bereich der unterstützten Stangen geprüft werden. Der Zuführer muss mit der Drehmaschine, ihrer Steuerung, dem Spannfutter und dem Spannsystem kompatibel sein. Ebenfalls wichtig sind die maximale Materiallänge, die Art der Stangen sowie der verfügbare Platz hinter der Maschine.

Bei der Auswahl sind folgende Faktoren zu berücksichtigen:

• den minimalen und maximalen Stangendurchmesser,
• die Materiallänge,
• die Spindeldrehzahl,
• die Art der Spannzange oder Spannhülse,
• die Möglichkeit der Kommunikation mit der Drehmaschine,
• Umrüstzeit,
• Art der Entnahme der fertigen Teile,
• verfügbarer Platz hinter dem Spindelstock.

Bei hohen Drehzahlen ist die korrekte Führung der Stange besonders wichtig. Ein nicht passgenauer Kanal kann zu Vibrationen, Lärm und einer Verschlechterung der Oberflächenqualität führen. Es lohnt sich auch zu prüfen, ob der Zuführer ein bequemes Umrüsten bei einem Durchmesserwechsel ermöglicht.

Zusammenfassung

Der Einsatz eines Stangenvorschubs für eine CNC-Drehmaschine lohnt sich, wenn die Maschine regelmäßig wiederholbare Teile aus Stangen fertigt und der manuelle Materialwechsel zu häufigen Stillständen führt. Die automatische Zuführung erhöht die Auslastung der Drehmaschine, verbessert die Wiederholgenauigkeit und ermöglicht es dem Bediener, mehr als einen Arbeitsplatz zu überwachen.

Die größten Vorteile ergeben sich bei der Serienfertigung kurzer Werkstücke. Bei kleinen Losgrößen, häufigen Materialwechseln und langen Bearbeitungszeiten kann eine einfachere manuelle Bedienung wirtschaftlicher bleiben. Die Auswahl des Zuführers sollte sich nach dem tatsächlichen Produktionsprogramm, dem Stangendurchmesser, der Zykluszeit und den Möglichkeiten der jeweiligen CNC-Drehmaschine richten.