Langdrehen oder CNC-Drehen: Welches Verfahren passt zu Ihrem Teil?

Das CNC-Drehen und die Drehautomatenfertigung (Décolletage) stellen dieselbe Art von Teilen her: Achsen, Buchsen, Schrauben, Verbinder, Hülsen, Kontakte. Das Teil rotiert, das Werkzeug trägt das Material ab. Beide Gewerke überschneiden sich, und ein Betrieb kann beide beherrschen, doch Maschinen und Serienlogik unterscheiden sich.

• Das CNC-Drehen (Drehmaschine mit feststehender Spindel): Das Teil wird im Futter gehalten, mitunter von einer Reitstockspitze gestützt. Es verarbeitet Stangen ebenso wie Rohlinge (Schmiede-, Gussteile, Sägeabschnitte), vom Einzelstück bis zur Kleinserie, bei Durchmessern von wenigen Millimetern bis zu mehreren hundert Millimetern.
• Die Drehautomatenfertigung (Décolletage): Bearbeitung aus der Stange auf Drehautomaten, als Langdrehautomat (Swiss-Type) oder Mehrspindler, ausgelegt für Serien mit hoher Taktrate. In Frankreich ist das Arvetal in Haute-Savoie ein historisches Zentrum dieses Gewerbes: siehe die Seite Auvergne-Rhône-Alpes.

Solche Teile finden sich in der Steckverbindertechnik, der Uhrenindustrie, der Medizintechnik (Schrauben, Instrumente), der Hydraulik, der Automobilindustrie und der technischen Schraubentechnik: überall dort, wo kleine Rotationsteile in großer Zahl mit hohen Anforderungen an Präzision und Gleichmäßigkeit entstehen.

Auf einer klassischen Drehmaschine ragt das Teil aus dem Futter und biegt sich unter der Last des Werkzeugs durch, umso mehr, je länger und dünner es ist: Ab einer Länge von etwa dem Drei- bis Vierfachen des Durchmessers braucht es in der Regel eine Abstützung (Reitstock, Lünette). Beim Langdrehautomaten wird die Stange von der Zange des Spindelstocks gehalten, der in einer Führungsbuchse gleitet: Das Werkzeug arbeitet immer unmittelbar neben dieser Abstützung, unabhängig von der bearbeiteten Länge. Die Durchbiegung bleibt gering, selbst bei sehr schlanken Teilen. Da mehrere Werkzeuge gleichzeitig arbeiten, an der Hauptspindel und an der Gegenspindel, sind die Zyklen kurz, je nach Teil einige Sekunden bis wenige Minuten.

Diese Maschinen sind meist mit einer Gegenspindel ausgestattet, die das Teil übernimmt, um das zweite Ende zu bearbeiten, und mit angetriebenen Werkzeugen zum Fräsen, Querbohren oder für Schlüsselflächen. Das eignet sich für Teile mit mehreren gefrästen Funktionen, etwa einen Steckverbinder oder eine Schraube mit Sonderkopf. Das Teil verlässt die Maschine nach dem Abstechen fertig, ohne manuelle Nacharbeit. Übliche Kapazitäten reichen von wenigen Millimetern bis 32 mm Stangendurchmesser, einzelne Maschinen darüber hinaus. Darüber greift man zu einer Drehmaschine mit feststehender Spindel und Stangenlader oder, für sehr große Serien, zu einem Mehrspindler.

Die Tabelle vergleicht die beiden häufigsten Familien; die Mehrspindler behandelt der nächste Abschnitt.

Ein Mehrspindel-Drehautomat trägt mehrere Stangen, vier, sechs oder acht je nach Maschine, auf einer Trommel. Bei jeder Schaltung rückt die Trommel um eine Station weiter, und ein Teil ist fertig: Jede Station führt mit eigenen Werkzeugen einen Arbeitsgang aus, gleichzeitig mit den anderen. Die Taktraten sind sehr hoch, was sich für Serien von mehreren zehntausend bis zu mehreren Millionen Teilen eignet: Schrauben, Verbinder, Hülsen, Teile für Steckverbinder oder Automobil.

Die Kehrseite ist eine lange und teure Einrichtung sowie ein Teil, das zur Abfolge der Stationen passt. Ein Mehrspindler lohnt sich für relativ einfache Teile mit hohem Volumen und gleichmäßigem Abruf. Für kleinere Serien oder komplexere Teile bleiben der Langdrehautomat oder das CNC-Drehen wirtschaftlicher.

Die Drehautomatenfertigung ist im Anlauf teurer und in der Produktion günstiger. Die Inbetriebnahme eines Langdrehautomaten dauert (Werkzeuge, Führung, Stangenlader, Programm mit mehreren synchronisierten Kanälen), aber der Zyklus ist kurz, weil mehrere Werkzeuge gleichzeitig arbeiten. Das ist die übliche Logik: Fixkosten ÷ Stückzahl + variable Kosten pro Teil (siehe den Preis der CNC-Bearbeitung).

• Ein bis einige Teile: eine klassische CNC-Drehmaschine, einfacher einzurichten, oder eine Dreh-Fräs-Maschine.
• Einige Dutzend bis einige hundert: Das CNC-Drehen bleibt im Rennen; der Langdrehautomat wird interessant, wenn das Teil dünn, lang oder komplex ist.
• Mehrere hundert bis mehrere tausend und darüber: Der Langdrehautomat ist in der Regel am wettbewerbsfähigsten, danach der Mehrspindler bei sehr großen Mengen.

Diese Grenzen sind Größenordnungen ohne allgemeine Gültigkeit: Sie hängen von Durchmesser, Material, Komplexität und Auslastung des Betriebs ab. Fragen Sie Preise für mehrere Stückzahlen an und im Zweifel für beide Maschinenfamilien. Bei sehr großen Mengen kann für bestimmte Geometrien das Kaltfließpressen, eine Form des Schmiedens, übernehmen.

Auch die Beschaffung der Stange fällt bei kleinen Losen ins Gewicht: Übliche Längen liegen bei etwa drei Metern, und manche Sorten werden nur in Mindestmengen verkauft. Bei wiederkehrendem Bedarf erlaubt ein Rahmenauftrag mit gestaffelten Lieferungen dem Betrieb, das Material auf einmal zu beschaffen und seine Planung zu glätten.

Beide Verfahren halten bei Durchmessern üblicherweise Toleranzen im Bereich einiger hundertstel Millimeter. Der Langdrehautomat zeichnet sich bei langen, dünnen Teilen und bei der Wiederholgenauigkeit in der Serie aus, weil der Schnitt nahe an der Abstützung erfolgt. Engere Toleranzen setzen einen beherrschten Prozess oder sogar Schleifen voraus: Das ist mit dem Betrieb Maß für Maß abzustimmen. Für Allgemeintoleranzen liefert das ISO-2768-Tool die Werte der Norm.

Ein Ra von etwa 0,8 bis 1,6 µm (Rauheitsklassen N6 und N7) ist beim Drehen üblich, feiner mit Schlichtwerkzeugen oder einem Folgeprozess. Der Rauheitsrechner erlaubt die Umrechnung zwischen den Angaben. Fordern Sie eine feine Rauheit nur an Funktionsflächen: Sie verlängert den Zyklus.

Die Drehautomatenfertigung geht von kalibrierten Stangen aus, die bereits toleriert sind, was Arbeitsgänge einspart. Die sogenannten Automatensorten (Automatenstähle, Messing, Aluminium 2011, Edelstahl 303) lassen den Span brechen und sich schneller bearbeiten. Gängige Edelstähle, Titan oder technische Kunststoffe lassen sich ebenfalls bearbeiten, bei niedrigeren Taktraten: siehe die Werkstoffe für zerspante Teile.

In der Serie erfolgt die Prüfung produktionsbegleitend: Der Bediener misst in regelmäßigen Abständen Teile mit Lehren oder geeigneten Messmitteln, so lässt sich die Drift kritischer Maße verfolgen. Wenn Sie Rückverfolgbarkeit der Materialchargen, einen Prüfbericht oder eine Erstmusterprüfung verlangen, schreiben Sie es in die Anfrage: Diese Dokumente verursachen Kosten.

1. Von einem Standard-Stangendurchmesser ausgehen: Ein maximaler Durchmesser nahe an einem verfügbaren Stangenmaß vermeidet unnötigen Materialabtrag und vergeudete Schnittzeit.
2. Die Abstechspur einplanen: Die abgetrennte Fläche behält einen kleinen Zapfen oder Riefen; geben Sie an, ob sie funktional ist und welche Oberfläche Sie gegebenenfalls erwarten.
3. Fasen statt scharfer Kanten und Radien statt Innenecken bevorzugen, das schont die Werkzeuge und erleichtert das Entgraten.
4. Gefräste Funktionen bündeln (Querbohrungen, Schlüsselflächen) auf möglichst wenige Positionen, um die Zahl der angetriebenen Werkzeuge zu verringern.
5. Nur das Nötige tolerieren: Jedes enge Maß verlängert Einrichtung und Prüfung, vor allem, wenn die Allgemeintoleranzen nach ISO 2768 genügen.

Bei einem Rotationsteil mit viel Fräsanteil kann eine Dreh-Fräs-Maschine oder eine Maschine mit mehreren Achsen vorzuziehen sein. Die Uhrenindustrie setzt insbesondere stark auf Drehteile mit kleinem Durchmesser.

• Die bemaßte Zeichnung mit Toleranzen und die 3D-Datei: Länge, maximaler Durchmesser, Verhältnis von Länge zu Durchmesser, eng tolerierte Bereiche.
• Das Material: genaue Sorte, Zustand der Stange, gegebenenfalls Materialzeugnis.
• Die Stückzahlen: Los, Jahresbedarf, Lieferrhythmus und zu kalkulierende Preisstaffeln.
• Die Arbeitsgänge: Gewinde, Querbohrungen, Schlüsselflächen, Rändeln, Beschriften, Entgraten.
• Die Behandlungen nach der Bearbeitung (Passivieren, Verzinken, Eloxieren) und das Maß vor oder nach der Behandlung.
• Die Prüfung: zu prüfende Maße, Lehren, Häufigkeit, erwartete Dokumente.
• Die Verpackung: empfindliche Teile, Sauberkeit, lose oder in Trays.
• Die Lieferzeit und den erwarteten Lieferrhythmus, mit Angabe dessen, was verhandelbar bleibt.

Auf Meaflow ist das Einstellen einer Anfrage kostenlos und provisionsfrei: Betriebe für Drehen und CNC-Bearbeitung können Ihnen ihr Angebot senden, das Sie vergleichen, bevor Sie sich per Nachricht austauschen.