CNC-Drehmaschine mit beweglichem Spindelstock: Drehteilefertigung langer, schlanker Teile
Das Wichtigste in Kürze
- Die CNC-Drehmaschine mit beweglichem Spindelstock schiebt die Stange durch eine Führungsbuchse vor: Das Werkzeug arbeitet stets nur wenige Millimeter vom Stützpunkt entfernt.
- Dieses Prinzip begrenzt die Durchbiegung und ermöglicht die Bearbeitung langer, schlanker und präziser Teile, wo ein feststehender Spindelstock das Material zum Schwingen bringen würde.
- Entstanden im Schweizer Jurabogen für die Uhrenindustrie, wird sie auch „Langdrehmaschine Schweizer Bauart“ genannt.
- JACQUEMOUX DÉCOLLETAGE betreibt 14 CNC-Drehmaschinen mit beweglichem Spindelstock von Star, von Ø 3 bis 24 mm.
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Der Name der Maschine beschreibt genau, was sie auszeichnet. Bei einer Drehmaschine mit beweglichem Spindelstock bewegt sich die Baugruppe, die die Spindel trägt (der Spindelstock), entlang der Werkstückachse – und diese Bewegung steuert die bearbeitete Länge. Ergebnis: Aus einer Stange von wenigen Millimetern Durchmesser lässt sich ein um ein Vielfaches längeres Teil fertigen, das von Anfang bis Ende mit derselben Steifigkeit gehalten wird.
Im Folgenden erläutern wir das Funktionsprinzip dieser Technologie, die Teile, für die sie sich lohnt, die zu berücksichtigenden Einschränkungen und wie wir sie in unserer Werkstatt in Marnaz einsetzen.
Wie funktioniert eine Drehmaschine mit beweglichem Spindelstock?
Der Spindelstock fährt vor, die Stange gleitet
Die Spindel spannt die Stange in einer Spannzange, dann fährt der gesamte Spindelstock nach vorn. Die Stange läuft dabei durch eine Führungsbuchse – eine am Maschinenbett befestigte Präzisionsbuchse –, hinter der die Werkzeuge angeordnet sind. Mit jedem Millimeter Vorschub des Spindelstocks gelangt ein weiterer Millimeter Material vor das Werkzeug.
Die Bearbeitung erfolgt somit abschnittsweise, stets direkt an der Führungsbuchse. Ist das Teil fertig, trennt es das Abstechwerkzeug von der Stange. Bei Maschinen mit Gegenspindel übernimmt diese das Teil vor dem Abstechen, um die Rückseite zu bearbeiten.
Die Führungsbuchse – der Schlüssel zur Präzision
Bei einem feststehenden Spindelstock ragt das Teil frei aus der Spannzange heraus: Je länger es wird, desto stärker biegt es sich unter der Schnittkraft durch. Die Führungsbuchse beseitigt dieses Problem. Sie stützt die Stange möglichst nah am Werkzeug, unabhängig von der bereits bearbeiteten Länge. Der belastete Materialabschnitt bleibt kurz und damit steif.
Diese Steifigkeit zeigt sich direkt am Teil: bessere Geradheit, gleichmäßige Durchmesser über die gesamte Länge und hochwertige Oberflächengüten – auch bei sehr schlanken Achsen.
Ein Erbe der Uhrmacherei
Die Drehmaschine mit beweglichem Spindelstock entstand im Schweizer Jurabogen, um kleine Schrauben und Achsen für Uhrwerke in Serie zu fertigen. Daher ihr anderer, noch heute gebräuchlicher Name: „Langdrehmaschine Schweizer Bauart“ oder „Swiss-Type-Drehmaschine“. Zunächst kurvengesteuert, wechselte die Technologie in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts – wie die gesamte Drehteilefertigung – zur CNC-Steuerung (diesen Weg zeichnen wir in unserem Artikel über die Entwicklung der Drehteilefertigung nach).
Teile, für die sich der bewegliche Spindelstock lohnt
Drei Merkmale sprechen für den beweglichen Spindelstock: ein kleiner Durchmesser, eine im Verhältnis dazu große Länge und enge Toleranzen über diese gesamte Länge. In unserer Fertigung betrifft dies insbesondere:
- Achsen und Stangen, deren Geradheit die einwandfreie Funktion der Montage bestimmt;
- lange Schrauben und Gewindeteile mit kleinem Durchmesser;
- kleine Einlegeteile, Hülsen und Endstücke mit komplexen Formen;
- Teile, die Drehen, Querbohrungen, Abflachungen oder Fräsen in einer einzigen Aufspannung vereinen.
Diese Teile finden sich in Branchen wie der Automobilindustrie, der Medizintechnik oder der Industrie, wo die Wiederholgenauigkeit von Teil zu Teil ebenso zählt wie die Präzision des ersten.
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Was vor dem Serienstart zu berücksichtigen ist
Der bewegliche Spindelstock ist keine Universallösung. Mehrere Parameter beeinflussen die Wahl:
- Ein begrenzter Durchmesser: Die Kapazität der Führungsbuchse legt die Grenze fest. In unserer Werkstatt bearbeiten unsere Drehmaschinen mit beweglichem Spindelstock bis Ø 24 mm. Darüber übernimmt der feststehende Spindelstock.
- Ein kalibrierter Rohstoff: Die Stange muss ohne übermäßiges Spiel in der Führungsbuchse gleiten. Die Gleichmäßigkeit ihres Durchmessers beeinflusst direkt die Teilequalität, was eine sorgfältige Beschaffung erfordert.
- Ein Reststück: Der in Spindel und Führungsbuchse verbleibende Stangenabschnitt kann nicht bearbeitet werden. Bei teuren Werkstoffen fließt dieser Parameter in die Selbstkostenberechnung ein.
- Kurze, massive Teile sind wenig geeignet: Ein gedrungenes Teil mit großem Durchmesser profitiert nicht von der Führungsbuchse. Es gehört auf eine Drehmaschine mit feststehendem Spindelstock.
Unser technisches Team wägt diese Punkte bereits bei der Prüfung Ihrer Zeichnung ab, um jede Referenz der wirtschaftlichsten Maschine zuzuordnen.
Das Teil in der Vorserie vor der Produktion validieren
Beim beweglichen Spindelstock bestimmen die Einstellung der Führungsbuchse, die Wahl der Stange und die Reihenfolge der Arbeitsgänge unmittelbar die Teilequalität. Vor dem Serienstart ermöglicht unser Service Prototypenbau und Vorserie, die Machbarkeit an einigen Teilen zu validieren, dann an einer Vorserie von einigen Dutzend bis einigen Hundert Stück, die unter Serienbedingungen gefertigt wird. Anpassungen von Werkstoff oder Arbeitsplan erfolgen in dieser Phase – und nicht erst nach Produktionsstart, wenn eine Änderung deutlich teurer wird.
Beweglicher Spindelstock: CNC-Steuerung oder Kurvensteuerung?
Den beweglichen Spindelstock gibt es bei beiden Maschinengenerationen, und unsere Werkstatt nutzt beide.
Mit CNC-Steuerung decken unsere Star-Drehmaschinen mittlere Serien und komplexe Geometrien ab. Ein Referenzwechsel bedeutet lediglich das Laden eines neuen Programms, ohne einen Kurvensatz herstellen zu müssen.
In der kurvengesteuerten Ausführung bearbeiten unsere Tornos-Einspindler mit beweglichem Spindelstock Durchmesser von Ø 2 bis 10 mm. Ist der Kurvensatz eingestellt, fertigen sie sehr große Serien einfacher Teile, von 25.000 bis 1.000.000 Teilen pro Fertigungslos. Auf diese Maschinen gehen wir in einem kommenden Artikel über Einspindler näher ein.
Unsere 14 CNC-Drehmaschinen von Star mit beweglichem Spindelstock
Star, japanischer Hersteller von Langdrehautomaten Schweizer Bauart, stattet unseren CNC-Maschinenpark mit beweglichem Spindelstock aus. Unsere 14 Maschinen decken ab:
- Durchmesser von Ø 3 bis 24 mm;
- Serien von 100 bis 100.000 Teilen pro Fertigungslos;
- alle unsere Werkstoffe: Stahl, Edelstahl, Messing, Kupfer, Aluminium, Titan und Kunststoffe.
Diese Drehmaschinen sind Teil unserer Mittel- und Großserienfertigung, neben unseren Drehmaschinen mit feststehendem Spindelstock, Mehrspindlern und kurvengesteuerten Einspindlern. Unsere nach ISO 9001, IATF 16949 und ISO 14001 zertifizierte Organisation begleitet jedes Fertigungslos bis zur Auslieferung.
Ihre Fragen zur Drehmaschine mit beweglichem Spindelstock
Drehmaschine mit beweglichem Spindelstock und Swiss-Type-Drehmaschine: Ist das dieselbe Maschine?
Beide Begriffe bezeichnen dieselbe Technologie. „Langdrehmaschine Schweizer Bauart“ verweist auf den uhrmacherischen Ursprung der im Jurabogen entwickelten Maschine. „Drehmaschine mit beweglichem Spindelstock“ beschreibt ihr Prinzip: Der Spindelstock bewegt sich, um die Stange durch die Führungsbuchse vorzuschieben.
Wozu dient die Führungsbuchse?
Sie stützt die Stange direkt vor dem Werkzeug. Das Material arbeitet nie auf großer Länge frei auskragend, wodurch Durchbiegung und Vibrationen vermieden werden. Erst diese Abstützung ermöglicht die präzise Bearbeitung langer, schlanker Teile.
Welcher maximale Durchmesser lässt sich auf einer Drehmaschine mit beweglichem Spindelstock bearbeiten?
Die Grenze hängt vom Maschinenmodell ab. Bei JACQUEMOUX DÉCOLLETAGE bearbeiten unsere CNC-Drehmaschinen mit beweglichem Spindelstock von Star Durchmesser von Ø 3 bis 24 mm. Für größere Durchmesser reichen unsere Drehmaschinen mit feststehendem Spindelstock bis Ø 60 mm bei Stangenmaterial und Ø 150 mm bei Rohlingen.
Lassen sich Kleinserien mit beweglichem Spindelstock fertigen?
Die CNC-Steuerung macht es möglich: Unsere Star-Drehmaschinen fertigen ab 100 Teilen pro Fertigungslos. Die Rüstzeit bleibt jedoch länger als beim feststehenden Spindelstock, weshalb sich der bewegliche Spindelstock vor allem ab mittleren Serien rechnet.
Sie haben eine Zeichnung für ein langes Teil oder ein Teil mit kleinem Durchmesser?
Senden Sie uns Ihre Zeichnung und Ihre voraussichtlichen Stückzahlen: Wir empfehlen Ihnen die am besten geeignete Technologie und erstellen Ihnen eine detaillierte Kalkulation.
