W2-Serie
CNC-Fräsmaschine mit oszillierendem Messer

Schaumstoffe

Zu den wichtigsten Materialien gehören PE-Schaum, PU-Schaum, EPP, EVA-Schaum und vernetzte PE-Schaumstoffe.

Daraus entstehen Verpackungseinlagen, Werkzeugeinlagen, Koffereinlagen, Formeinlagen, Werkstückträger und technische Schaumstoffteile.

Akustikplatten

Bei Akustikplatten kommen Mineralwolle, PET-Platten und Filz zum Einsatz.

Daraus entstehen Wandabsorber, Deckensegel, Akustikbaffeln, Akustikbilder und individuell geformte Akustikelemente.

Kunststoffplatten

Zu den technischen Kunststoffplatten zählen PE, PP, POM, Polyamid (PA), Polycarbonat (PC) und PVC.

Daraus entstehen zum Beispiel Gehäuseteile, Frontplatten, Zahnräder, Rollen, Führungsleisten, Werkstückaufnahmen und Greiferbacken.

Holz und Holzwerkstoffe

Die W2-Serie bearbeitet Massivholz, MDF, HDF, Multiplexplatten, Sperrholz und Siebdruckplatten.

Auch sehr dicke Platten sind für die W2-Serie kein Problem.

Daraus entstehen zum Beispiel Möbelteile, Innenausbauten, Einbauten für Caravan und Fahrzeuge, Verkleidungen, Trennwände und individuelle Ausbaukomponenten.

Verbundplatten

Zu den wichtigsten Materialien gehören GFK-Platten, GFK-Sandwichplatten, Wabenverbundplatten und laminierte Verbundplatten.

Daraus entstehen zum Beispiel Fahrzeug- und Caravanverkleidungen, Sandwichbauteile, Innenausbauteile, Boden- und Wandplatten sowie leichte Konstruktionselemente.

Flexible Materialien

Zu den typischen Materialien gehören Folien, technische Textilien, Stoffe und Leder.

Diese werden mit dem oszillierenden Messer geschnitten. So entstehen zum Beispiel Dichtungen, Schutzauflagen, textile Zuschnitte, Bezugsteile und Formzuschnitte.

Fräsen

Die W2-Serie arbeitet als 3-Achs-CNC-Fräsmaschine und unterstützt sowohl 2,5-Achs- als auch 3-Achs-Bearbeitungen.

Bei der 2,5-Achs-Bearbeitung bewegen sich die X- und Y-Achse gleichzeitig, während die Z-Achse die jeweilige Bearbeitungstiefe zustellt. So werden beispielsweise Taschen, Nuten, Bohrungen und Konturen gefräst.

Bei der 3-Achs-Bearbeitung bewegen sich X-, Y- und Z-Achse gleichzeitig. Dadurch können Freiformflächen, räumliche Konturen und dreidimensionale Formen gefräst werden.

Je nach Material und Bearbeitungsaufgabe werden unterschiedliche Fräser, Durchmesser und Schneidengeometrien eingesetzt.

Mit dem oszillierenden Messer schneiden

Das oszillierende Messer arbeitet als 2,5-Achs-Bearbeitung. Während sich die X- und Y-Achse gleichzeitig entlang der Kontur bewegen, stellt die Z-Achse die gewünschte Schnitttiefe ein.

Die Hauptanwendung ist das Schneiden von Konturen. Je nach eingesetztem Messer können Platten bis zu 120 mm Materialstärke in einem Arbeitsgang geschnitten werden.

Das Messer oszilliert während der Bearbeitung schnell auf und ab. Dadurch wird das Material mechanisch getrennt, während die CNC-Achsen das Messer entlang der programmierten Kontur führen.

Je nach Material, Materialstärke und Kontur werden unterschiedliche Messerformen, Messerlängen und Klingendicken eingesetzt.

V-Nuten und Winkelschnitte

Für V-Nuten und Winkelschnitte wird ein schwenkbares V-Cut-Werkzeug eingesetzt. Das Werkzeug wird auf den gewünschten Winkel eingestellt und anschließend CNC-gesteuert entlang der Kontur geführt.

Einstellbar sind Winkel von 0°, 15°, 22,5°, 30° und 45°. Dadurch können gerade Schnitte, Winkelschnitte und V-Nuten in einem definierten Winkel hergestellt werden.

Das Werkzeug ist für Materialstärken bis 13 mm ausgelegt. Je nach Material und gewünschter Geometrie werden passende Klingen eingesetzt.

Fräsen und Schneiden in einem Auftrag

Die besondere Stärke der W2-Serie liegt in der Kombination der Vorteile von Fräsen und Schneiden. Innerhalb eines Auftrags können zunächst Taschen, Nuten, Bohrungen und andere Fräsbearbeitungen ausgeführt und anschließend Ausschnitte und Außenkonturen mit dem oszillierenden Messer geschnitten werden.

Gerade bei dickeren Platten bietet das Messer einen deutlichen Vorteil. Mit einem entsprechend langen Messer kann die gesamte Materialstärke in einem Arbeitsgang geschnitten werden. Beim Fräsen wären dafür – abhängig von Fräser und Materialstärke – mehrere Zustellungen erforderlich.

Gleichzeitig entstehen beim Schneiden geeigneter Materialien saubere Schnittkanten und Schnittflächen, da das Material getrennt und nicht über die gesamte Kontur spanend abgetragen wird.

Beide Verfahren können auch direkt innerhalb einer Bearbeitung miteinander kombiniert werden. Bei einer Tasche kann beispielsweise zunächst die Außenkontur mit dem Messer eingeschnitten und anschließend das Material innerhalb dieser Kontur mit dem Fräser entfernt werden.

Besonders bei Schaumstoffen wie PE lassen sich dadurch saubere Kanten mit einer ebenen gefrästen Taschenfläche kombinieren.

Vakuumspannung

Vakuumfähige Platten werden direkt auf den Maschinentisch gelegt und über die separat schaltbaren Vakuumbereiche auf dem Tisch gehalten.

Es werden nur die Bereiche geöffnet, auf denen das Werkstück liegt. Freie Flächen werden abgedeckt, damit möglichst wenig Nebenluft angesaugt wird und die Haltekraft am Werkstück erhalten bleibt.

Die 5,5-kW-Vakuumpumpe gehört zur Maschine. Zusätzliche Spannmittel auf der Plattenoberfläche sind bei ausreichender Vakuumspannung nicht erforderlich.

Vakuumfolie

Bei luftdurchlässigen Materialien wie PET-Platten, Mineralwolle oder Stoff kann Luft durch das Material strömen. Dadurch nimmt die Haltekraft des Vakuums ab.

In diesem Fall wird die Oberfläche mit einer Vakuumfolie abgedeckt. Sie reduziert den Luftverlust und sorgt dafür, dass das Material sicher auf dem Maschinentisch gehalten wird.

Mechanisch spannen

Werkstücke, die nicht ausreichend über Vakuum gehalten werden können, lassen sich über die T-Nuten im Maschinentisch mechanisch spannen.

Die mechanische Spannung kann allein oder zusätzlich zur Vakuumspannung verwendet werden.

Fräsen

Beim Fräsen wird der mögliche Vorschub vor allem durch Material, Fräser, Frästiefe und Werkzeuglänge bestimmt.

Ein größerer und stabilerer Fräser kann bei gleicher Bearbeitung häufig mit einem höheren Vorschub gefahren werden als ein kleiner oder sehr langer Fräser. Auch eine größere Zustelltiefe erhöht die Belastung des Werkzeugs.

Für Material und Werkzeug werden zunächst passende Richtwerte für Drehzahl, Vorschub und Zustelltiefe verwendet. Diese werden anschließend an das tatsächliche Werkstück und die gewünschte Bearbeitung angepasst.

Schneiden

Beim Schneiden wird die mögliche Geschwindigkeit vor allem durch Materialart, Materialstärke, Messerlänge und Kontur bestimmt.

PE-Schaum kann je nach Material und Kontur beispielsweise mit 6–8 m/min geschnitten werden. Hochverdichteter PU-Schaum erfordert dagegen deutlich geringere Schnittgeschwindigkeiten.

Besonders bei langen Messern sowie engen Radien und Bögen muss die Geschwindigkeit reduziert werden. Dadurch wird verhindert, dass sich das Messer zu stark verbiegt und von der programmierten Kontur abweicht.

Die passende Schnittgeschwindigkeit wird deshalb für Material, Messer und Kontur festgelegt und anschließend für die Produktion verwendet.

Von der Zeichnung zum fertigen Auftrag

Ausgangspunkt ist die CAD-Zeichnung des Auftrags. Aus dieser Zeichnung wird in der CAM-Software das Maschinenprogramm erstellt. Dort werden Fräser, Messer, Bearbeitungstiefen und die einzelnen Bearbeitungsschritte festgelegt.

Das fertige Maschinenprogramm wird am Steuer-PC der W2-Serie geladen, das Material aufgelegt und die Bearbeitung gestartet. Werkzeugwechsel sowie der Wechsel zwischen Fräsen und Schneiden erfolgen innerhalb des vorbereiteten Auftrags vollautomatisch.

Nach unserer Erfahrung können Kunden bereits nach einem Tag Schulung selbstständig mit der W2-Serie arbeiten, wenn die CAD-Zeichnungen vorhanden sind oder bekannt ist, wie diese erstellt werden.

Schritt 1: Zeichnung erstellen

Zeichnungen werden am besten in einem CAD-Programm erstellt. Welche CAD-Software benötigt wird, hängt davon ab, ob 2,5-Achs-Bearbeitungen (2D) oder 3-Achs-Bearbeitungen (3D) gefertigt werden sollen.

Für 2D-Zeichnungen können Programme wie AutoCAD verwendet werden. Für dreidimensionale Geometrien und Freiformflächen wird eine 3D-CAD-Software wie beispielsweise SolidWorks oder Fusion verwendet.

Eine 3D-CAD-Software kann auch 2D-Zeichnungen erstellen. Sie deckt damit sowohl 2D- als auch 3D-Konstruktionen ab. Eine reine 2D-CAD-Software kann dagegen keine dreidimensionalen Modelle und Freiformflächen erzeugen.

Für 2D-Zeichnungen werden üblicherweise DXF- oder DWG-Dateien verwendet. Dreidimensionale Modelle werden üblicherweise als STP-Datei exportiert. STL-Dateien werden vor allem bei Freiformflächen und triangulierten 3D-Modellen verwendet.

Schritt 2: Maschinenprogramm erstellen

Das Maschinenprogramm wird mit Hilfe einer CAM-Software erstellt. Dazu wird zunächst die zuvor erstellte CAD-Zeichnung in die CAM-Software geladen.

Anschließend wird festgelegt, wie die Maschine das Werkstück bearbeiten soll. Dazu gehören Werkzeugauswahl, Bearbeitungstiefe, Zustellungen, Vorschubgeschwindigkeit und die Reihenfolge der einzelnen Bearbeitungsschritte.

Für die typischen Bearbeitungen der W2-Serie wird eine 2,5-Achs-CAM-Software wie VCarve Pro verwendet. Damit werden Taschen, Nuten, Bohrungen und Fräskonturen sowie die Konturen für das oszillierende Messer programmiert.

Für die unterschiedlichen Bearbeitungsarten der W2-Serie stehen verschiedene Postprozessoren zur Verfügung. Diese erzeugen aus den programmierten Werkzeugwegen das Maschinenprogramm für die W2-Serie.

Bei 3-Achs-Bearbeitungen wird eine entsprechende 3D-CAM-Software wie SolidCAM oder Autodesk Fusion benötigt. Damit können Maschinenprogramme für Freiformflächen und räumliche Geometrien erstellt werden.

Schritt 3: Fertigen

Das von der CAM-Software erzeugte Maschinenprogramm wird auf dem Steuer-PC in der Maschinensoftware geladen.

Von dort wird der Bearbeitungsauftrag gestartet. Werkzeugwechsel sowie der Wechsel zwischen Fräsen und Schneiden werden entsprechend dem vorbereiteten Maschinenprogramm ausgeführt.

Stabiler Maschinentisch aus Stahl

Der Maschinentisch besteht aus geschweißten Stahlprofilen. Nach dem Schweißen wird die Konstruktion wärmebehandelt, um Spannungen im Material zu reduzieren.

Anschließend werden die Auflageflächen für Führungen und Portal maschinell bearbeitet. Dadurch entsteht eine stabile und verwindungssteife Basis für die gesamte Maschine.

Vakuumtisch

Die W2-Serie verfügt über einen Vakuumtisch mit separat manuell schaltbaren Vakuumbereichen. Dadurch kann die Haltefläche an unterschiedliche Plattenformate angepasst werden.

Nicht benötigte Bereiche werden abgeschaltet oder abgedeckt, damit die verfügbare Vakuumleistung auf die belegte Fläche konzentriert wird.

Nach der Montage fräst jede W2-Serie ihren eigenen Vakuumtisch vollständig selbst. Die gesamte Tischoberfläche entsteht direkt auf der jeweiligen Maschine. Nur so kann gewährleistet werden, dass die Tischoberfläche exakt plan zur Frässpindel ausgerichtet ist.

Die 5,5-kW-Vakuumpumpe gehört zur Maschine. Zusätzlich stehen T-Nuten zur mechanischen Spannung zur Verfügung.

Servoantriebe

Jede CNC-Achse wird von einem 750-W-Servomotor mit hochwertigem Getriebe angetrieben. Die Servoantriebe ermöglichen schnelle Verfahrbewegungen und eine präzise Positionierung der Achsen.

Position und Bewegung werden permanent innerhalb des Servosystems geregelt. In Verbindung mit den schrägverzahnten Zahnstangen und Ritzeln sind dadurch auch sehr kleine und präzise Positionierbewegungen möglich.

Gleichzeitig können schnelle Fahrbewegungen kontrolliert und reproduzierbar ausgeführt werden.

Linearführungen

Die Achsen laufen auf hochwertigen 20-mm-Linearführungen. Die Führungen werden auf maschinell bearbeiteten Auflageflächen des Maschinenrahmens montiert.

Dadurch werden Portal und Bearbeitungseinheit präzise, spielfrei und mit hoher Wiederholgenauigkeit entlang der Achsen geführt.

Antrieb der Achsen

Die X- und Y-Achsen werden über schrägverzahnte Zahnstangen und Ritzel angetrieben. Dieses Antriebssystem ermöglicht lange Verfahrwege, hohe Fahrgeschwindigkeiten und präzise Positionierbewegungen.

Die Z-Achse wird über eine Kugelumlaufspindel bewegt. Sie sorgt für eine präzise und spielfreie Positionierung der Bearbeitungseinheit in der Höhe.

In Kombination mit den Servoantrieben sind dadurch präzise Bewegungen über alle drei Achsen möglich.

Schaltschrank, Steuerung und Computer

Im Schaltschrank sind Maschinensteuerung, Servoregler und elektrische Komponenten zentral zusammengefasst.

Auf dem Maschinencomputer läuft die Maschinensoftware. Sie verarbeitet das geladene Maschinenprogramm und übergibt die entsprechenden Befehle an die Maschinensteuerung.

Die Maschinensteuerung verarbeitet die Befehle des Maschinenprogramms und steuert damit Achsen, Frässpindel, Werkzeugwechsler, Messer und weitere Maschinenfunktionen.

Der Computer verfügt über zwei Netzwerkanschlüsse sowie eine zweite SSD zur Datensicherung.

9-kW-Frässpindel

Die W2-Serie verfügt über eine luftgekühlte 9-kW-Frässpindel mit einer maximalen Drehzahl von 24.000 U/min.

Die Werkzeugaufnahme erfolgt über ISO30-Werkzeughalter mit ER32-Spannzangen. Dadurch können Fräser mit unterschiedlichen Schaftdurchmessern bis maximal 20 mm eingesetzt werden.

Die Spindeldrehzahl wird über die Maschinensoftware gesteuert und kann für jeden Bearbeitungsschritt an Material, Fräser und Bearbeitungsaufgabe angepasst werden.

Die Spindel verfügt über eine pneumatische Werkzeugspannung für den automatischen Werkzeugwechsel. Zusätzlich kann die Werkzeugaufnahme über einen Taster direkt an der Spindel manuell gelöst werden.

Automatischer Werkzeugwechsler

Die W2-Serie verfügt über einen automatischen Werkzeugwechsler mit zehn Werkzeugplätzen. Dadurch können unterschiedliche Fräser innerhalb eines Maschinenprogramms automatisch gewechselt werden.

Der benötigte Fräser wird aus dem Werkzeugmagazin aufgenommen und nach der Bearbeitung wieder dort abgelegt. Der Bediener muss den Auftrag für einen Werkzeugwechsel nicht unterbrechen.

Werkzeugtaster

Vor einem Fräsauftrag wird das Werkzeugmagazin mit den benötigten Fräsern bestückt. Anschließend werden die Werkzeuge mit dem Werkzeugtaster automatisch eingemessen.

Dabei wird die tatsächliche Werkzeuglänge jedes Fräsers ermittelt und in der Werkzeugdatenbank der Maschinensoftware gespeichert.

Damit stehen die eingemessenen Werkzeuge für den aktuellen Auftrag und auch für Folgeaufträge zur Verfügung. Ein erneutes Einmessen ist erst erforderlich, wenn ein Werkzeug gewechselt oder neu eingesetzt wird.

Pneumatisches Oszillationswerkzeug

Das pneumatische Oszillationswerkzeug bewegt das eingesetzte Messer mit Druckluft schnell auf und ab. Dabei arbeitet es mit bis zu 10.000 Hüben pro Minute bei einem Hub von etwa 10 mm.

Je nach Material und Schneidaufgabe können Messer mit unterschiedlichen Längen, Formen und Klingendicken eingesetzt werden. Verfügbar sind Klingendicken von 0,63 mm, 1,0 mm und 1,5 mm.

Das Oszillationswerkzeug arbeitet mit einer Druckluftversorgung von 6 bis 8 bar.

Ein Materialniederhalter hält das Material direkt im Bereich des Messers auf dem Maschinentisch und verhindert, dass es durch die oszillierende Bewegung angehoben wird. Dafür muss die Messerlänge zur Materialstärke passen.

Automatischer Wechsel zwischen Frässpindel und Messer

Frässpindel und oszillierendes Messer sind auf zwei separaten Schlitten montiert. Beide Schlitten laufen auf hochwertigen 20-mm-Linearführungen.

Über ein pneumatisches System wird zwischen Frässpindel und Messer gewechselt. Zum Fräsen wird die Frässpindel nach unten und das Messer nach oben gefahren, zum Schneiden entsprechend andersherum.

Wird im Maschinenprogramm auf ein Messerwerkzeug gewechselt, legt die Frässpindel den verwendeten Fräser automatisch im Werkzeugmagazin ab. Anschließend wird das Messer in Arbeitsposition gebracht und die Bearbeitung direkt fortgesetzt.

Automatische Absaughaube

Die Frässpindel ist mit einer pneumatisch geführten Absaughaube ausgestattet. Vor dem Auftrag wird die Absaughaube auf die Materialhöhe eingestellt.

Während der Bearbeitung hält die Absaughaube diese Höhe automatisch bei und arbeitet unabhängig von der Bewegung der Z-Achse. Dadurch bleibt sie auch bei unterschiedlichen Frästiefen konstant in der eingestellten Position über dem Material.

Für den automatischen Werkzeugwechsel wird die Absaughaube angehoben und anschließend wieder in die zuvor eingestellte Arbeitsposition zurückgeführt.

Druckluftüberwachung

Die W2-Serie überwacht die Druckluftversorgung über einen Drucksensor. Fällt der Luftdruck unter den erforderlichen Wert, wird dies von der Maschinensteuerung erkannt.

In diesem Fall geht die Maschine automatisch in Not-Halt. Dadurch wird verhindert, dass pneumatische Funktionen mit zu geringem Druck weiterarbeiten und es beispielsweise beim Werkzeugwechsel zu einer Kollision kommt.

Automatische Schmierung

Die W2-Serie verfügt über eine automatische Zentralschmierung. Die relevanten Schmierstellen der Maschine werden automatisch mit Schmierstoff versorgt.

Die Schmierintervalle können individuell eingestellt und dauerhaft im Schmiercomputer gespeichert werden.

Dadurch entfällt ein großer Teil der regelmäßigen manuellen Schmierung und die Führungen und Antriebskomponenten werden während des Maschinenbetriebs zuverlässig versorgt.

Absauganlage

Für die W2-Serie ist eine Zyklonenabsaugung mit Feinstofffilter erhältlich.

Grobe Späne und größere Partikel werden über den Zyklon in einem Metallbehälter gesammelt. Feine Partikel werden über den Feinstofffilter abgeschieden und in einem separaten Kunststoffsack aufgefangen.

Die Absauganlage kann über die Maschinensoftware ein- und ausgeschaltet und dadurch direkt in den Bearbeitungsablauf eingebunden werden.

Schutzzaun

Für die Absicherung der Maschine kann ein Schutzzaun mit Sicherheitstür eingesetzt werden.

Der Schutzzaun verhindert den direkten Zugang zu den abgesicherten Maschinenbereichen und wird in die Maschinensteuerung integriert.

Sicherheits-Lichtschranke

Für einen offenen Zugang zur Maschine kann der Arbeitsbereich mit einer Sicherheits-Lichtschranke abgesichert werden.

Wird das Schutzfeld während des Maschinenbetriebs unterbrochen, reagiert die Sicherheitssteuerung und stoppt die Maschine.

Fräser

Die Auswahl der Fräser richtet sich nach Material, Kontur und gewünschter Bearbeitungstiefe.

Je nach Anwendung kommen Fräser mit unterschiedlichen Durchmessern, Längen und Schneidengeometrien zum Einsatz. Die Werkzeugausstattung kann dadurch gezielt auf die jeweiligen Werkstücke und Materialien abgestimmt werden.

Messer

Für das pneumatische Oszillationswerkzeug stehen unterschiedliche Messerformen, Messerlängen und Klingendicken zur Verfügung.

Verfügbar sind Messer mit Klingendicken von 0,63 mm, 1,0 mm und 1,5 mm. Das passende Messer wird entsprechend Material, Materialstärke und gewünschter Kontur ausgewählt.

Einstellbares V-Schnittwerkzeug

Für Winkelschnitte und V-Nuten kann die W2-Serie mit einem einstellbaren V-Schnittwerkzeug mit 40-mm-Schaft ausgestattet werden.

Der Schneidwinkel kann auf 0°, 15°, 22,5°, 30° oder 45° eingestellt werden. Dadurch lassen sich unterschiedliche Winkel- und V-Schnitte mit demselben Werkzeug ausführen.

Das Werkzeug ist für Materialstärken bis 13 mm ausgelegt und kann unter anderem bei Schaumstoffplatten, Wellpappe und Verbundplatten eingesetzt werden.

Die Werkzeugspitze liegt im Rotationszentrum. Dadurch ist keine zusätzliche Offset-Einstellung der Werkzeugspitze erforderlich.

Das V-Schnittwerkzeug kann in der Werkzeugdatenbank der Maschinensoftware hinterlegt werden. Dadurch stehen die gespeicherten Werkzeugdaten für weitere Aufträge direkt zur Verfügung und müssen nicht jedes Mal neu eingegeben werden.

Falzrad für Karton

Für Karton und Wellpappe kann die W2-Serie mit einem Falzrad ausgestattet werden. Damit werden Falzlinien in das Material eingebracht, ohne die Platte vollständig zu durchtrennen.

So können Verpackungen und Faltteile anschließend sauber entlang der vorbereiteten Linien gebogen werden.

Zusätzliche Werkzeughalter

Für die Frässpindel stehen zusätzliche ISO30-Werkzeughalter mit ER32-Spannzangenaufnahme zur Verfügung.

Die Werkzeughalter sind in verschiedenen Längen erhältlich. Dadurch kann die Werkzeugaufnahme an Fräserlänge, Bearbeitungstiefe und Werkstückgeometrie angepasst werden.

Zusätzliche Werkzeughalter können mit weiteren Fräsern bestückt, eingemessen und in der Werkzeugdatenbank der Maschinensoftware hinterlegt werden. Dadurch stehen vorbereitete Werkzeuge für unterschiedliche Bearbeitungsaufgaben direkt zur Verfügung.