Aggregate: Das vergessene Werkzeug

Ein Aggregat oder Winkelkopf ist eine Vorrichtung, die an den Spindelantrieb einer CNC-Maschine angebaut wird, um dem Nutzer das Fräsen oder Bohren mit einem anderen Winkel als dem der Spindel zu ermöglichen. Solche Aggregate werden fast immer zusammen mit Werkzeugwechselformaten wie HSK, ISO oder BT eingesetzt.

Die Nutzung von Aggregaten in CNC-Bearbeitungszentren steigert die Flexibilität, Leistung und den Gesamtwert einer bereits so sehr teuren Maschine.

CNC-Spindeln werden fast immer im rechten Winkel zum Arbeitstisch montiert. Es gibt also zwei verschiedene Gründe Aggregate an der Maschine anzubauen – erstens zur Änderung der Spindelrichtung (also der Werkzeugorientierung zum Werkstück) und zweitens um neue Funktionen zu ermöglichen wie beispielsweise Verzapfung, Zapfenfräsen, Sägen oder das Schneiden weicher Werkstoffe durch ein Gegenmesser.

Aggregate und die C-Achse –  Eine C-Achse oder vierte Achse an einer CNC-Maschine ist zur Nutzung von Aggregaten nicht unbedingt nötig. Auch eine Dreiachsmaschine kann von einem Vier-Wege-Aggregat mit 90 Grad profitieren. Hierdurch könnte der Nutzer der Maschine dann Bearbeitungen in X+ und X-, Y+ und Y- Richtung durchführen. Viele Aggregate sind jedoch ohne C-Achse nutzlos.

So beispielsweise ein Kehlaggregat. Dies ist ein Aggregat, das profilgeschliffene Schneiden aufnehmen kann, um gewölbte Formen herzustellen, beispielsweise elliptische oder runde Fensterschalungen. Hierzu wird auf jeden Fall eine interpolierende C-Achse benötigt, um das Aggregat um die Kurve der Schalung zu „steuern“. Wenn eine Maschine keine C-Achse hat, wird ein Verdrehstoppring oder ein Hemmschuh für das Aggregat benötigt. Dies ist die Vorrichtung, in die der Drehmomentstift des Aggregats eingeführt wird, um zu verhindern, dass das Aggregat wie ein Wirbelwind rotiert, wenn der Spindelmotor eingeschaltet wird. Wenn Sie nicht sicher sind, ob Sie eine Verdrehschutzvorrichtung haben, fragen Sie den Hersteller.

Aber kommen wir zurück zur Produktivität und sehen uns das Beispiel einer standardmäßigen Füllungstür mit 15 Teilen an. Alle Produktionsschritte – die Anhebung der Füllungen, das Verdübeln oder Verzapfen der Verbindungsstellen, das Schlichten der montierten Tür, das Verzapfen der Türschlossnische und das Fräsen der Scharniertaschen – können mit den Aggregaten einer CNC-Maschine durchgeführt werden. Hierfür werden ein horizontales Bohraggregat für Dübel, ein horizontales Verzapfaggregat für die Vierkantlöcher, ein Sägeaggregat für das Zuschneiden der Füllungen, ein 90-Grad-Aggregat zum Schneiden der Zapfen und ein Türschlossnischenaggregat sowohl für die tiefe Aushöhlung (für das Schloss) als auch für die Scharniertaschen benötigt.

Wenn Sie Ihre CNC-Maschine für die geschachtelte Fertigung von Schrankteilen verwenden, haben Sie wahrscheinlich bisher noch nichts gelesen, was die Nutzung eines Aggregats rechtfertigen würde. Aber haben Sie schon mal von schwebenden Aggregaten gehört? Das sind Vorrichtungen, die auch bei variierender Teilestärke immer die genaue Schnitttiefe im Werkstück einhalten. Dies ist beispielsweise hilfreich beim Einschwalben mit Hochpräzision oder um die Kante einer Tischplatte so zu nuten, dass sie ein Massivholzprofil mit Zunge aufnimmt. Und wie wäre es mit Gehrungsschnitten?  Auch diese können mit einem Sägeaggregat mit einstellbarem Winkel durchgeführt werden.  Außerdem gibt es ein Aggregat, um Scharniertaschen mit so genauen Winkeln auszuschneiden, dass sie auch qualitativ hochwertige Scharniere aufnehmen können.

Mit einem Bandschleifaggregat schleifen Sie Türen und Tischplattenkanten und ein Schwingschleifaggregat dient zum Schleifen horizontaler Flächen, ganz ohne das Werkstück aus der CNC-Maschine entnehmen zu müssen. Außerdem gibt es ein Aggregat, mit dem kleine Teile auf einem Vakuumtisch festgehalten werden können. Sehen Sie schon, worauf ich hinaus will?

Hitze und die Lebensdauer von Aggregaten – Ab und zu werde ich gefragt „Welche Lebensdauer kann ich bei meinem Aggregat erwarten?“ Es gibt zwei Dinge, die Ihr schönes, neues Aggregat schnell zerstören können und zwar Hitze und Bedienfehler. Wenn Sie das Aggregat zur Kollision bringen, haben Sie leider Pech gehabt. Aber die Hitze haben Sie selbst in der Hand.

Die meisten Schmiermittel verdampfen bei Temperaturen über 85 °C, wodurch das Aggregat letztendlich zerstört wird. Hitze entsteht, wenn ein übermäßiges Drehmoment auf den Radsatz wirkt, häufig durch zu hohe Vorschubgeschwindigkeiten, zu hohe Kopfspanungsdicken oder zu niedrige Drehzahlen. Die meisten Aggregate nutzen ein Hybridfett, das bei Betriebstemperatur flüssig wird. Manche nutzen aber auch ein Ölbad. Das funktioniert genauso gut, allerdings muss angemerkt werden, dass die Öldichtungen fest an der Welle sitzen müssen, um zu funktionieren. Dadurch entsteht Reibung und diese erzeugt Wärme. Die Dichtungen verschleißen, das Öl ist nicht mehr vorhanden und letztendlich ist das Aggregat defekt.

Bei einigen Modellen ist auch Ölnebelschmierung verfügbar, allerdings mit saftigen Mehrkosten und es muss Zuluft durch die „C“-Achse geführt werden. Die Ölnebelschmierung ist der Rolls Royce unter den Schmiersystemen. Fast alle Aggregate haben einen Temperaturstreifen an der Seite und der Bediener ist dafür verantwortlich, das Gerät zu überwachen und sicherzustellen, dass es nicht überhitzt. Arbeiten Sie immer mit einem seriösen Werkzeuganbieter zusammen, der Ihnen hilft, das richtige Werkzeug für Ihre Anwendung zu finden. Dieser kann Sie auch zur richtigen Vorschubgeschwindigkeit und Kopfspanungsdicke beraten, damit Ihr Aggregat mit der vorgesehenen Belastung läuft.

Lärm – Einige Aggregate kreischen regelrecht. Diese haben höchstwahrscheinlich „Zahnkränze“, die Drehmomente bei niedriger Drehzahl (<8000 U/min) sehr gut übertragen, doch Holzverarbeitungsmaschinen laufen üblicherweise mit Drehzahlen von über 12.000 U/min. Hier sind Kegelradgetriebe die bessere Wahl. Diese laufen sehr ruhig und haben geringere Vibrationen als das Pendant in der Metallbearbeitung.

Kontaktieren Sie Precision Drive Systems um mehr darüber zu erfahren, wie Ihr Betrieb von der Nutzung von Aggregaten in Ihrem CNC-Bearbeitungszentrum profitieren kann.