В случае, если у кого-то есть такая же проблема, вот одно решение: http://www.java2s.com/Code/Java/Chart/JFreeChartDualAxisDemo5.htm
По существу, для каждой создаваемой серии добавьте нулевое значение другой серии.Пример:
В серии 1:
dataset.addValue(1.0, series1, category1);
dataset.addValue(4.0, series1, category2);
dataset.addValue(3.0, series1, category3);
dataset.addValue(5.0, series1, category4);
dataset.addValue(null, series2, category1);
dataset.addValue(null, series2, category2);
dataset.addValue(null, series2, category3);
dataset.addValue(null, series2, category4);
В серии 2:
dataset.addValue(null, series1, category1);
dataset.addValue(null, series1, category2);
dataset.addValue(null, series1, category3);
dataset.addValue(null, series1, category4);
dataset.addValue(75.0, series2, category1);
dataset.addValue(87.0, series2, category2);
dataset.addValue(96.0, series2, category3);
dataset.addValue(68.0, series2, category4);