CNC-Bearbeitungszentren verstehen: Technologien, Hersteller und die richtige Maschinenwahl
CNC-Bearbeitungszentren gehören zu den wichtigsten Werkzeugmaschinen in der industriellen Metallbearbeitung. Sie werden zum Fräsen, Bohren, Gewindebearbeiten und zur Herstellung präziser Funktionsflächen eingesetzt. Besonders bei der Bearbeitung von Gussbauteilen, Gehäusen und komplexen Industriekomponenten müssen Genauigkeit, Produktivität und Prozesssicherheit aufeinander abgestimmt sein. Doch welche Unterschiede gibt es zwischen 3-Achs-, 4-Achs- und 5-Achs-Maschinen, vertikalen und horizontalen Bearbeitungszentren sowie ein- und mehrspindligen Anlagen?
Welches CNC-Bearbeitungszentrum ist das richtige?
Das passende Bearbeitungszentrum hängt vom Werkstück, Werkstoff, der geforderten Genauigkeit, den Bearbeitungsoperationen, der Stückzahl und der angestrebten Zykluszeit ab. Die Anzahl der Achsen und Spindeln ist dabei ebenso wichtig wie Spanntechnik, CNC-Steuerung und Automatisierung.
Entscheidend ist nicht die Maschine mit der umfangreichsten Ausstattung, sondern ein Bearbeitungskonzept, das zur Anwendung passt und eine wirtschaftliche Fertigung ermöglicht.
3-Achs-, 4-Achs- und 5-Achs-CNC-Bearbeitung im Überblick
CNC-Bearbeitungszentren unterscheiden sich unter anderem in der Anzahl und Anordnung ihrer gesteuerten Achsen. Diese Unterschiede beeinflussen, wie ein Werkstück positioniert und bearbeitet werden kann, wie viele Aufspannungen erforderlich sind und welche Geometrien sich effizient fertigen lassen.
Welches Maschinenkonzept am besten geeignet ist, hängt von der Werkstückgeometrie, dem Werkstoff, der erforderlichen Genauigkeit, der Stückzahl und der Bearbeitungsstrategie ab. Eine höhere Achsanzahl bedeutet nicht automatisch eine höhere Produktivität bei jeder Anwendung.
Was ist ein CNC-Bearbeitungszentrum?
Ein CNC-Bearbeitungszentrum ist eine computergesteuerte Werkzeugmaschine, mit der Werkstücke durch spanende Fertigungsverfahren bearbeitet werden. Im Unterschied zu einer einfachen Fräsmaschine verfügt ein typisches Bearbeitungszentrum über einen automatischen Werkzeugwechsler und kann unterschiedliche Bearbeitungsschritte innerhalb eines CNC-Programms ausführen.
Zu diesen Verfahren gehören Fräsen, Bohren, Senken, Reiben und Gewindebearbeitung. Abhängig von der Maschinenkonfiguration sind auch Drehoperationen und kombinierte Dreh-Fräs-Bearbeitungen möglich.
Moderne Bearbeitungszentren können zudem mit Palettenwechslern, Robotern, automatisierten Spannsystemen und Messtechnik zu vollständigen Fertigungszellen kombiniert werden.
Flächen und Konturen
Fräswerkzeuge bearbeiten ebene Flächen, Taschen, Nuten und komplexe dreidimensionale Konturen.
Bohrungen und präzise Passungen
Bohren, Ausspindeln und Reiben ermöglichen die Herstellung von Bohrungen für Befestigungen, Lager und andere Funktionsbereiche.
Montage- und Verbindungspunkte
Innengewinde werden beispielsweise durch Gewindebohren oder Gewindefräsen hergestellt.
Warum viele Gussteile nach dem Gießen CNC-bearbeitet werden
Druckguss, Kokillenguss und Niederdruckguss ermöglichen die Herstellung komplexer metallischer Bauteile. Viele Oberflächen entstehen bereits während des Gießprozesses und benötigen keine oder nur eine geringe zusätzliche Bearbeitung.
Bestimmte Funktionsbereiche erfordern jedoch engere Maßtoleranzen, präzisere geometrische Beziehungen oder definierte Oberflächenqualitäten, als sie im jeweiligen Gießverfahren wirtschaftlich oder zuverlässig erreicht werden können.
Aus diesem Grund werden viele Gussteile anschließend spanend bearbeitet. Typische Anwendungen sind Motorgehäuse, Getriebegehäuse, Hydraulikkomponenten, Pumpengehäuse und weitere industrielle Gussteile.
Die CNC-Bearbeitung stellt damit einen wichtigen nachgelagerten Fertigungsschritt innerhalb industrieller Produktionsprozesse dar.
3-Achs-, 4-Achs- oder 5-Achs-Bearbeitung: Wo liegen die Unterschiede?
Die Anzahl und Anordnung der Maschinenachsen bestimmen, aus welchen Richtungen ein Werkstück bearbeitet werden kann. Dies beeinflusst die Zugänglichkeit, die Anzahl erforderlicher Aufspannungen, die CNC-Programmierung und die Bearbeitungsstrategie.
| Bearbeitungskonzept | Funktionsweise | Typische Anwendungen |
|---|---|---|
| 3-Achs-Bearbeitung | Die Bearbeitung erfolgt über die drei Linearachsen X, Y und Z. | Planflächen, Taschen, Bohrbilder sowie einfache bis mittelschwere Fräsaufgaben. |
| 4-Achs-Bearbeitung | Eine zusätzliche Rundachse ermöglicht das Drehen beziehungsweise Positionieren des Werkstücks oder Werkzeugs. | Mehrseitenbearbeitung von Gehäusen und wiederkehrenden Serienbauteilen. |
| 5-Achs-Positionierbearbeitung | Bei der sogenannten 3+2-Bearbeitung positionieren zusätzliche Rundachsen das Werkstück oder Werkzeug. Anschließend erfolgt die Bearbeitung mit feststehender Orientierung. | Mehrseitenbearbeitung, schräge Bohrungen und komplexe Werkstückgeometrien. |
| 5-Achs-Simultanbearbeitung | Drei Linearachsen und zwei Rundachsen können während des Zerspanungsvorgangs koordiniert bewegt werden. | Freiformflächen, komplexe Konturen und anspruchsvolle Werkzeugbahnen. |
Ein 5-Achs-Bearbeitungszentrum kann bei komplexen Geometrien erhebliche Vorteile bieten. Es ist jedoch nicht automatisch wirtschaftlicher als eine 3-Achs- oder 4-Achs-Maschine. Bei vergleichsweise einfachen Bauteilen und hohen Stückzahlen kann ein spezialisiertes Mehrspindel- oder Horizontalbearbeitungszentrum die geeignetere Lösung sein.
Vertikale, horizontale oder mehrspindlige Bearbeitung?
Neben der Achsanzahl bestimmt der grundsätzliche Maschinenaufbau, wie ein Werkstück bearbeitet, gespannt und automatisiert werden kann.
Vertikale Bearbeitungszentren
Vertikale Bearbeitungszentren verfügen über eine vertikal angeordnete Hauptspindel. Sie werden häufig für flexible Fräs-, Bohr- und Gewindebearbeitungen eingesetzt.
Horizontale Bearbeitungszentren
Die horizontal angeordnete Spindel kann je nach Maschinenkonzept die Mehrseitenbearbeitung, den Späneabtransport und den Einsatz automatisierter Palettensysteme unterstützen.
Mehrspindlige Bearbeitungszentren
Maschinen mit mehreren Spindeln können mehrere Werkstücke parallel bearbeiten. Besonders in der Serienfertigung kann dadurch die Ausbringung pro Bearbeitungszyklus steigen.
5-Achs-Universalmaschinen
Zusätzliche Rundachsen verbessern die Zugänglichkeit komplexer Werkstückgeometrien und können die Anzahl erforderlicher Aufspannungen reduzieren.
Dreh-Fräszentren
Kombinierte Dreh-Fräsmaschinen verbinden unterschiedliche Bearbeitungsverfahren. Je nach Ausstattung ermöglichen sie die Komplettbearbeitung komplexer Bauteile.
Transfer- und Fertigungszellen
Mehrere Bearbeitungsstationen oder Maschinen werden über ein automatisiertes Werkstückhandling zu einem abgestimmten Fertigungsprozess verbunden.
SW, CHIRON, GROB, HELLER, DMG MORI und OKUMA im Überblick
Der Markt für gebrauchte CNC-Werkzeugmaschinen umfasst zahlreiche Hersteller und Maschinenkonzepte. Zu den etablierten Marken für industrielle Bearbeitungsaufgaben gehören unter anderem SW Schwäbische Werkzeugmaschinen, CHIRON, GROB, HELLER, DMG MORI und OKUMA.
Die folgenden Herstellerprofile zeigen typische technische Schwerpunkte ausgewählter Maschinenbaureihen. Sie ersetzen keine Bewertung der konkreten Maschine, da sich Ausstattung und Bearbeitungsmöglichkeiten je nach Modell, Konfiguration und Baujahr unterscheiden.
SW Schwäbische Werkzeugmaschinen
SW entwickelt CNC-Bearbeitungszentren für hochproduktive industrielle Zerspanungsprozesse. Das Unternehmen ist insbesondere für ein- und mehrspindlige Maschinen bekannt, die auf wiederkehrende Fertigungsaufgaben ausgelegt sind.
Zweispindlige Maschinenkonzepte wie die SW BA 622 ermöglichen die parallele Bearbeitung von zwei Werkstücken.
Typischer Schwerpunkt: Serienfertigung und MehrspindelbearbeitungCHIRON
CHIRON bietet vertikale CNC-Bearbeitungszentren, Dreh-Fräs-Lösungen und Automatisierungskonzepte. Abhängig von der Maschinenbaureihe stehen kompakte Bauweise, dynamische Bearbeitung und hohe Produktivität im Vordergrund.
Ein- und zweispindlige Maschinen werden unter anderem in der Automobilindustrie und der industriellen Komponentenfertigung eingesetzt.
Typischer Schwerpunkt: Flexible und produktive ZerspanungGROB
GROB bietet unter anderem 5-Achs-Universalbearbeitungszentren für komplexe Fräsanwendungen.
Maschinenbaureihen wie G350 und G550 kombinieren eine horizontale Spindelanordnung mit zusätzlichen Rundachsen. Dadurch sind Mehrseitenbearbeitung und 5-Achs-Bearbeitung möglich.
Typischer Schwerpunkt: 5-Achs-UniversalbearbeitungHELLER
HELLER bietet unterschiedliche horizontale Bearbeitungszentren sowie 5-Achs- und Dreh-Fräs-Lösungen.
Die vierachsige H-Baureihe ist beispielsweise auf produktive und wiederholgenaue Serienbearbeitung ausgerichtet. Weitere Maschinenbaureihen bieten zusätzliche Bearbeitungsmöglichkeiten.
Typischer Schwerpunkt: Horizontale MehrseitenbearbeitungDMG MORI / Mori Seiki
DMG MORI bietet ein breites Spektrum an Fräsmaschinen, Drehmaschinen, 5-Achs-Bearbeitungszentren und kombinierten Fertigungslösungen.
Auf dem Gebrauchtmaschinenmarkt finden Käufer sowohl DMG-Maschinen als auch ältere Maschinen unter der Marke Mori Seiki und Maschinen, die unter dem Namen DMG MORI vertrieben wurden.
Typischer Schwerpunkt: Fräsen, Drehen und KomplettbearbeitungOKUMA
OKUMA produziert CNC-Drehmaschinen, Fräsmaschinen, Bearbeitungszentren und kombinierte Dreh-Fräs-Maschinen.
Die MULTUS-Baureihen verbinden beispielsweise Dreh- und Fräsoperationen innerhalb eines Maschinenkonzepts. Die tatsächlich möglichen Bearbeitungen hängen von der jeweiligen Konfiguration ab.
Typischer Schwerpunkt: CNC-Drehen und kombinierte BearbeitungWelche Rolle spielt die Automatisierung bei CNC-Bearbeitungszentren?
Neben der eigentlichen Zerspanungszeit beeinflussen Beladen, Entladen, Spannen, Werkzeugwechsel, Messen und Werkstücktransport die gesamte Zykluszeit.
Automatisierte Fertigungszellen verfolgen deshalb das Ziel, auch diese Nebenprozesse effizienter und reproduzierbarer zu gestalten. Abhängig vom Anlagenkonzept werden Palettenwechsler, Roboter, Werkstückspeicher oder verkettete Bearbeitungsstationen eingesetzt.
Ein Palettenwechsler kann beispielsweise ermöglichen, dass ein neues Werkstück vorbereitet wird, während die Maschine ein anderes Bauteil bearbeitet. Der tatsächliche Produktivitätsgewinn hängt von der Bearbeitungszeit, dem Beladekonzept und dem gesamten Prozessablauf ab.
Worauf kommt es bei der CNC-Bearbeitung von Gussteilen besonders an?
Gussteile unterscheiden sich von präzise vorbearbeiteten Halbzeugen. Je nach Gießverfahren können Rohteilabmessungen, Oberflächen, Formschrägen und Bearbeitungszugaben unterschiedlich ausfallen.
Spannvorrichtungen müssen deshalb so ausgelegt werden, dass das Gussteil sicher positioniert wird, ohne eine unzulässige Verformung zu verursachen. Gleichzeitig müssen die erforderlichen Lagebeziehungen zwischen den Funktionsflächen eingehalten werden.
Besonders bei Gehäusen mit Lagerbohrungen, Dichtflächen oder präzisen Montagepunkten ist eine geeignete Bearbeitungsreihenfolge entscheidend.
Gussrohteil sicher positionieren
Spannvorrichtungen müssen zur Werkstückgeometrie und den vorhandenen Bezugsflächen passen.
Material gezielt abtragen
Die festgelegten Bearbeitungszugaben müssen ausreichen, um die benötigten Funktionsgeometrien herzustellen.
Bearbeitungsergebnisse prüfen
Messungen dienen der Kontrolle von Abmessungen, geometrischen Beziehungen, Oberflächen und vorgegebenen Toleranzen.
Durch die spanende Bearbeitung können außerdem zuvor verborgene Gussfehler sichtbar werden. Werden beispielsweise innere Poren in einer Dichtfläche angeschnitten, kann dies die Funktion des Bauteils beeinträchtigen.
Deshalb sollten Gussqualität, Bearbeitungsstrategie und nachgelagerte Qualitätsprüfungen möglichst frühzeitig aufeinander abgestimmt werden.
Welche CNC-Maschine eignet sich für welche Fertigungsaufgabe?
Die Auswahl eines Bearbeitungszentrums sollte idealerweise beim Werkstück und seinen Fertigungsanforderungen beginnen, nicht bei einer bestimmten Maschinenmarke.
Neben den benötigten Bearbeitungsoperationen müssen die Anzahl der Aufspannungen, das Produktionsvolumen und die geforderte Bearbeitungsgenauigkeit berücksichtigt werden.
| Fertigungsaufgabe | Mögliche Maschinenlösung | Wichtige Auswahlkriterien |
|---|---|---|
| Einfache Fräs- und Bohrarbeiten | 3-Achs-Bearbeitungszentrum | Arbeitsraum, Spindel, Spanntechnik und geforderte Genauigkeit. |
| Mehrseitenbearbeitung | 4-Achs-Horizontalbearbeitungszentrum oder 5-Achs-Positioniermaschine | Zugänglichkeit, Anzahl der Aufspannungen und Bearbeitungsreihenfolge. |
| Komplexe Freiformflächen | 5-Achs-Bearbeitungszentrum | Maschinenkinematik, CNC-Steuerung, Programmierung und Genauigkeit. |
| Hohe Serienausbringung | Mehrspindliges Bearbeitungszentrum oder automatisierte Fertigungszelle | Zykluszeit, Stückzahl, Beladung und Maschinenverfügbarkeit. |
| Bauteile mit Dreh- und Fräsoperationen | Dreh-Fräszentrum | Werkstückgeometrie, benötigte Bearbeitungen und Spannkonzept. |
Worauf sollte man beim Kauf eines gebrauchten CNC-Bearbeitungszentrums achten?
Ein gebrauchtes CNC-Bearbeitungszentrum kann eine wirtschaftlich interessante Alternative zur Anschaffung einer Neumaschine sein. Voraussetzung ist jedoch, dass die technische Ausstattung und der tatsächliche Zustand zur geplanten Anwendung passen.
Hersteller, Modell und Baujahr sollten daher nicht die einzigen Auswahlkriterien sein. Auch Spindelzustand, Führungen, Achsantriebe, CNC-Steuerung, Werkzeugwechsler und Peripherie beeinflussen die spätere Einsatzfähigkeit.
- Hersteller, Modell und Baujahr
- Maschinenbauart und Anzahl der Achsen
- Verfahrwege und nutzbarer Arbeitsraum
- Maximale Werkstückabmessungen und Werkstückgewicht
- Spindeldrehzahl, Leistung und Drehmoment
- Spindellagerung, Laufgeräusche und thermischer Zustand
- Werkzeugaufnahme und Werkzeugmagazin
- Automatischer Werkzeugwechsler und Wechselzeiten
- Achsantriebe, Führungen und Kugelgewindetriebe
- Rundachsen und Schwenkachsen
- CNC-Steuerung und verfügbarer Softwarestand
- Maschinengenauigkeit und vorhandene Messprotokolle
- Spannvorrichtungen und Palettenwechsler
- Kühlmittelversorgung und Späneabtransport
- Hydraulik-, Pneumatik- und Sicherheitssysteme
- Wartungshistorie und Betriebsstunden
- Technische Dokumentation und Ersatzteilverfügbarkeit
- Demontage-, Transport- und Aufstellbedingungen
Zweispindlige CNC-Bearbeitung am Beispiel der SW BA 622
Die SW BA 622 von SW Schwäbische Werkzeugmaschinen ist ein Beispiel für ein produktives Maschinenkonzept in der Serienfertigung.
Im Rahmen eines dokumentierten Verkaufsprojekts vermittelte FISS ein gebrauchtes zweispindliges 5-Achs-CNC-Bearbeitungszentrum dieses Typs. Die Maschine war unter anderem mit einer Siemens-SINUMERIK-Steuerung, zwei Hauptspindeln und umfangreicher Ausstattung für industrielle Bearbeitungsprozesse ausgerüstet.
Das Maschinenkonzept zeigt, wie die parallele Bearbeitung mehrerer Werkstücke mit zusätzlichen Bearbeitungsachsen kombiniert werden kann. Ob eine solche Konfiguration wirtschaftlich ist, hängt vor allem vom Bauteil, der Stückzahl, der Spanntechnik und der benötigten Zykluszeit ab.
Weitere Informationen zum abgeschlossenen Projekt: Erfolgreicher Verkauf einer SW BA 622 durch FISS .
Gebrauchte CNC-Bearbeitungszentren kaufen und verkaufen
FISS unterstützt Industrieunternehmen beim internationalen Kauf und Verkauf gebrauchter Bearbeitungszentren, CNC-Fräsmaschinen, Drehzentren und kompletter Fertigungslösungen.
Je nach aktueller Verfügbarkeit kommen Maschinen unterschiedlicher Hersteller infrage, darunter SW, CHIRON, GROB, HELLER, DMG MORI, Mori Seiki und OKUMA.
Abhängig vom jeweiligen Projekt können außerdem die technische Bewertung, Demontage, der Transport und die Wiederaufstellung eine wichtige Rolle bei der gesamten Maschinenabwicklung spielen.
Eine Übersicht verfügbarer Maschinen finden Sie in der FISS-Kategorie Gebrauchte CNC-Bearbeitungszentren .
Die richtige CNC-Maschine hängt von der Bearbeitungsaufgabe ab
Ob ein vertikales 3-Achs-Bearbeitungszentrum, eine horizontale 4-Achs-Maschine, ein 5-Achs-Universalbearbeitungszentrum oder eine mehrspindlige Fertigungsanlage die beste Lösung darstellt, hängt vom vorgesehenen Fertigungsprozess ab.
Werkstückgeometrie, Werkstoff, geforderte Genauigkeit, Maschinenkinematik, Spanntechnik und Automatisierung müssen als Gesamtsystem betrachtet werden.
Hersteller wie SW, CHIRON, GROB, HELLER, DMG MORI und OKUMA bieten unterschiedliche technische Konzepte. Beim Kauf einer gebrauchten Maschine bleibt jedoch die Bewertung der konkreten Ausstattung und des tatsächlichen technischen Zustands entscheidend.
Fragen zu CNC-Bearbeitungszentren
Was ist der Unterschied zwischen einer CNC-Fräsmaschine und einem Bearbeitungszentrum?
Ein Bearbeitungszentrum kombiniert typischerweise mehrere Bearbeitungsoperationen mit einem automatischen Werkzeugwechsler. Je nach Ausstattung können CNC-Fräsmaschinen einfacher oder ähnlich umfangreich ausgeführt sein. Im praktischen Sprachgebrauch überschneiden sich die beiden Begriffe.
Wann lohnt sich ein 5-Achs-Bearbeitungszentrum?
Eine 5-Achs-Maschine kann insbesondere bei komplexen Werkstückgeometrien, schrägen Bearbeitungsflächen oder Anwendungen mit mehreren Bearbeitungsrichtungen vorteilhaft sein. Entscheidend ist, ob dadurch Aufspannungen, Bearbeitungszeiten oder Qualitätsrisiken reduziert werden können.
Welche Vorteile bietet eine zweispindlige CNC-Maschine?
Eine zweispindlige Maschine kann abhängig von ihrer Bauart zwei Werkstücke gleichzeitig bearbeiten. Dadurch kann die Produktionsausbringung in der Serienfertigung steigen, sofern Bauteil und Spannkonzept dafür geeignet sind.
Welche Bearbeitungszentren eignen sich für Aluminium-Druckgussteile?
Je nach Werkstückgröße, erforderlichen Bearbeitungsflächen und Stückzahl können vertikale, horizontale, 4-achsige, 5-achsige und mehrspindlige CNC-Bearbeitungszentren geeignet sein. Die Auswahl sollte immer auf den konkreten Bearbeitungsanforderungen basieren.
Welche Hersteller von CNC-Bearbeitungszentren sind besonders relevant?
Zu den etablierten Herstellern gehören unter anderem SW Schwäbische Werkzeugmaschinen, CHIRON, GROB, HELLER, DMG MORI und OKUMA. Welcher Hersteller am besten geeignet ist, hängt vom benötigten Maschinenkonzept und der geplanten Anwendung ab.
Worauf kommt es bei gebrauchten CNC-Bearbeitungszentren besonders an?
Wichtige Faktoren sind der Spindelzustand, die Achsgenauigkeit, die CNC-Steuerung, der Werkzeugwechsler, die Spanntechnik, die Wartungshistorie und die Eignung für den vorgesehenen Fertigungsprozess.
Kann FISS ein bestimmtes CNC-Bearbeitungszentrum suchen?
Ja. Wenn eine geeignete Maschine aktuell nicht im Angebot verfügbar ist, kann FISS eine gezielte Maschinensuche anhand von Hersteller, Modell, technischen Anforderungen, Standort und gewünschtem Lieferzeitraum durchführen.
FISS unterstützt Sie beim Kauf und Verkauf gebrauchter CNC-Bearbeitungszentren.
Ob SW, CHIRON, GROB, HELLER, DMG MORI oder OKUMA: Das Maschinenkonzept, die technische Ausstattung und der Zustand müssen zur geplanten Fertigungsaufgabe passen.
Fachliche Grundlagen und Quellen
Technische Herstellerinformationen von SW Schwäbische Werkzeugmaschinen, CHIRON, GROB, HELLER, DMG MORI und OKUMA. Ergänzend: Maschinenbeschreibungen und Projektreferenzen von FISS Machines.
