Vertikal Drehmaschinen für die industrielle Fertigung
Hinweis: Aus Gründen der SEO wird der Begriff Vertikal-Drehmaschine hier teilweise ohne Bindestrich geschrieben, wie es normalerweise korrekt wäre.
Funktionsweise einer Vertikal Drehmaschine
Die Vertikal-Drehmaschine ist eine spezialisierte Werkzeugmaschine zur spanenden Bearbeitung von großen, schweren und häufig rotationssymmetrischen Werkstücken. Im Gegensatz zur Horizontal-Drehmaschine wird bei der Vertikal-Drehmaschine (Pick-up) das Werkstück nicht horizontal, sondern vertikal eingespannt. Die vertikale Ausrichtung der Hauptspindel ermöglicht eine besonders stabile Lagerung und eine hohe Bearbeitungspräzision – insbesondere bei Werkstücken mit großem Durchmesser und hohem Gewicht. Eine alternative Bezeichnung der Vertikal-Drehmaschine ist Karusselldrehmaschine.
Der Bearbeitungsprozess beginnt mit dem Einspannen des Werkstücks auf einem Planscheiben-Drehfutter, das sich in vertikaler Lage dreht. Die rotierende Planscheibe übernimmt die Funktion der Hauptspindel. Während das Werkstück rotiert, bewegen sich die Werkzeugschlitten vertikal oder horizontal auf Schwenkarmen oder Kreuzschlitten, um das Material durch spanabhebende Verfahren wie Längsdrehen, Plandrehen oder Ausdrehen zu bearbeiten. Dabei kommen verschiedenste Drehmeißel zum Einsatz, abhängig vom Material und der gewünschten Kontur.
Grundprinzip einer CNC Vertikal Drehmaschine
Im Kern ist eine Vertikal Drehmaschine eine Maschine, die Material entfernt, indem sie ein Werkstück rotieren lässt, während ein Schneidwerkzeug entlang zweier Achsen bewegt wird. Durch diese Bewegung kann das Werkzeug präzise Schnitte ausführen, um das Werkstück in die gewünschte Form und Größe zu bringen. Die Vertikal Drehmaschine ermöglicht es, sowohl Außen- als auch Innendurchmesser zu bearbeiten, Gewinde zu schneiden, und komplexe geometrische Formen mit hoher Präzision herzustellen.
Die Funktionsweise einer Vertikal Drehmaschine kann in mehrere grundlegende Schritte unterteilt werden. Zunächst wird das zu bearbeitende Werkstück in der Maschine eingespannt, oft zwischen den Spitzen der Maschine oder in einem Futter. Sobald das Werkstück sicher befestigt ist, wird es in Rotation versetzt. Die Drehgeschwindigkeit kann je nach Material und gewünschter Schnittqualität variieren. Ein spanendes Präzisionswerkzeug wird dann gegen das rotierende Werkstück geführt, um Material abzutragen und das Werkstück in die gewünschte Form zu bringen.
Anwendungen in der industriellen Fertigung
Vertikal CNC Drehmaschinen kommen vor allem in der Schwerindustrie, im Maschinenbau und in der Energietechnik zum Einsatz. Ihre besondere Stärke liegt in der Bearbeitung großer, schwerer und rotationssymmetrischer Werkstücke. Typische Branchen sind der Turbinenbau, der Schiffbau, die Luft- und Raumfahrttechnik, der Werkzeugmaschinenbau sowie die Eisenbahnindustrie.
Beispiele für typische Werkstücke sind:
- Bremsscheiben für Schienenfahrzeuge
- Turbinenscheiben
- Großlagergehäuse
- Pumpengehäuse
- Flansche mit großem Durchmesser
- Windkraftnaben
- Schiffsschraubenrohlinge
- Ventilgehäuse
- Motorgehäuse
- Druckbehälterteile
Diese Werkstücke zeichnen sich durch große Durchmesser und hohe Masse aus, was die vertikale Bearbeitung besonders vorteilhaft macht.
Vorteile von Vertikal Drehmaschinen
(Vertikaldrehmaschine Vorteile)
Vertikal-Drehmaschinen (Pick-up) sind ideal für die Bearbeitung von schweren Bauteilen wie Achslagern, Bremsscheiben, Turbinenteilen oder Gehäusen aus Guss oder Stahl. Da die Schwerkraft das Werkstück zusätzlich stabilisiert, sind hohe Zerspanleistungen möglich – selbst bei schwierigen Materialien. Moderne Maschinen sind CNC-gesteuert und ermöglichen komplexe Bearbeitungen mit hoher Wiederholgenauigkeit.
Ein weiterer Vorteil der vertikalen Bauweise ist die gute Spanabfuhr. Durch die Schwerkraft fallen Späne nach unten und werden leichter aus dem Bearbeitungsraum entfernt, was sowohl die Standzeit der Werkzeuge verlängert als auch die Prozesssicherheit erhöht. Vertikal-Drehmaschinen finden sich sowohl als Einspindler als auch in mehrachsiger Ausführung mit angetriebenen Werkzeugen und Zusatzfunktionen wie Bohr- oder Fräsoperationen.
Aufbau einer Vertikal Drehmaschine
Eine CNC Vertikal-Drehmaschine (Pick-up) besteht aus mehreren Komponenten. Die Hauptbestandteile sind die Planscheibe als drehende Spindel zur Werkstückaufnahme, das Maschinenbett mit stabiler Basis, ein oder mehrere Werkzeugschlitten sowie vertikale oder horizontale Führungen. Hinzu kommen CNC-Steuerungseinheiten, Antriebsmotoren, Messsysteme zur Positionserfassung, Kühl- und Schmiermittelanlagen sowie eine Einhausung zum Schutz vor Spänen und Kühlmitteln. Optional können Werkstückwechsler, angetriebene Werkzeuge oder Reitstöcke zur Unterstützung längerer Werkstücke integriert sein.
Es gibt auch die Version der Doppelspindel-Drehmaschine, siehe unten.
Werkzeuge für eine Vertikal Drehmaschine
In Vertikal-Drehmaschinen werden unterschiedliche Werkzeuge eingesetzt, abhängig vom Bearbeitungsverfahren und Werkstückmaterial. Typische Werkzeuge sind:
- Drehmeißel
- Plandrehmeißel
- Ausdrehwerkzeuge
- Stechwerkzeuge
- Gewindedrehwerkzeuge
- Bohrstangen
- Reibahlen
- Fräsköpfe bei angetriebenen Werkzeugen
- Hartmetallwendeschneidplatten
- Tiefbohrwerkzeuge
Durch den Einsatz von Schnellwechselhaltern oder automatischen Werkzeugwechslern lassen sich diese Werkzeuge flexibel kombinieren und effizient einsetzen.
Zubehör und Betriebsmittel
Für den effizienten Betrieb einer Vertikal-Drehmaschine (Drehmaschine vertikal) werden verschiedene Zubehörteile und Betriebsmittel benötigt. Dazu zählen Kühlmittelanlagen zur Temperaturkontrolle und Spanabfuhr, Spannmittel wie Planscheiben oder Spannbacken, automatische Werkzeugwechsler, Werkzeugvermessungssysteme, Reitstöcke zur Werkstückunterstützung sowie Mess- und Prüfmittel zur Qualitätskontrolle. Weitere wichtige Betriebsmittel sind Schmierstoffe, Energieversorgungseinheiten, Luftdrucksysteme für pneumatische Komponenten sowie Maschinenverkleidungen zur Sicherheit. Auch Hebezeuge für das Ein- und Ausspannen schwerer Werkstücke sind oft unerlässlich.
Vergleich von vertikaler Doppelspindel-Drehmaschine und Mehrspindel-Drehautomat
Diese beiden Werkzeugmaschinen unterscheiden sich in Konstruktion, Funktionsweise und Einsatzgebiet.
Grundprinzip
Vertikale Doppelspindel-Drehmaschine
- Besitzt zwei Hauptspindeln, die meist übereinander (vertikal) angeordnet sind.
- Beide Spindeln können gleichzeitig Werkstücke bearbeiten, oft spiegelbildlich (z. B. Bearbeitung von Vorder- und Rückseite eines Werkstücks).
- Typisch sind Pick-up-Spindeln, die das Werkstück automatisch aufnehmen, bearbeiten und weitergeben.
Mehrspindeldrehautomat
- Hat mehrere (meist 4 bis 8) Spindeln, die in einer Trommel oder Revolver-Anordnung angeordnet sind.
- Während jede Spindel eine Operation ausführt, rotiert die Trommel, sodass das Werkstück schrittweise an mehreren Stationen nacheinander bearbeitet wird.
- Wird vor allem für hohe Stückzahlen identischer Teile eingesetzt.
Bearbeitungsprozess
Vertikale Doppelspindel-Drehmaschine
- Bearbeitet ein oder zwei Werkstücke parallel.
- Schwerpunkt liegt auf komplexeren Geometrien und präzisen Einzelteilen oder mittleren Serien.
- Durch die vertikale Anordnung wirkt die Schwerkraft günstig auf Späneabfuhr und Werkstückspannung.
Mehrspindeldrehautomat
- Jede Spindel bearbeitet einen Arbeitsschritt gleichzeitig (z. B. Drehen, Bohren, Gewindeschneiden).
- Nach jedem Takt rotiert der Spindelträger → sehr hohe Produktivität.
- Typischer Einsatz: Massenproduktion kleiner Drehteile (z. B. Schrauben, Bolzen, Verbindungselemente).
Typische Anwendungen
Vertikale Doppelspindel-Drehmaschine
- Präzisionsteile, Automotive, Lagergehäuse, Bremsscheiben, Flansche
- Werkstück mittelgroß bis groß
- Stückzahl klein bis mittel
Mehrspindeldrehautomat
- Verbindungselemente, Wellen, Buchsen, Bolzen, Steckerteile
- Werkstück klein bis mittel
- Stückzahlen sehr groß
Führende Hersteller von Vertikal Drehmaschinen
In unserer Herstellerliste finden Sie Unternehmen, die Horizontal Drehmaschinen für die Metallbearbeitung herstellen.
Häufig gesucht sind folgende Begriffe: DMG Mori Vertikal Drehmaschine, Schiess Vertikal Drehmaschine, Waldrich Siegen Vertikal Drehmaschine, Mazak Vertikal Drehmaschine, Starrag Vertikal Drehmaschine, DN Solutions Vertikal Drehmaschine, FFG Vertikal Drehmaschine
Auswahl der passenden Vertikal-Drehmaschine (Pick-up)
Möchten Sie eine Horizontal Drehmaschine kaufen, sind mehrere wichtige Merkmale und Spezifikationen zu berücksichtigen.
- An erster Stelle stehen die maximal bearbeitbaren Werkstückabmessungen – insbesondere der Durchmesser und das Gewicht.
- Die Leistung der Hauptspindel (Drehmoment und Drehzahlbereich) bestimmt, welche Materialien effizient bearbeitet werden können.
- Wichtig ist auch die Stabilität des Maschinenbetts, insbesondere bei schweren Zerspanungen.
- Die Anzahl der Achsen, eventuell vorhandene angetriebene Werkzeuge und der Umfang der CNC-Steuerung beeinflussen die Flexibilität.
- Achten sollte man zudem auf Werkzeugwechselsysteme, Automatisierungsoptionen und die Genauigkeit der Messsysteme.
- Weitere wichtige Spezifikationen sind Vorschubgeschwindigkeit, Wiederholgenauigkeit, Energieeffizienz und die Qualität der Steuerungssoftware.
- Schließlich spielen Serviceverfügbarkeit und Ersatzteilversorgung des Herstellers eine große Rolle für den langfristigen Betrieb.
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