Werkzeuge einfach konstruieren, vermessen und fertigen

Ob Schleifmaschinen bei Werkzeugherstellern oder Schärf- und Schleifbetrieben die Werkzeuge tatsächlich nach den Konstruktionsvorgaben herstellen, zeigen erst die Messungen am ersten geschliffenen Werkzeug. Anschließend werden die Schleifparameter korrigiert, um das korrekte Ergebnis zu erzielen. Das sind zwei aufwendige Schritte: Das Vermessen der unterschiedlichsten Parameter an dem Werkzeug und das Übertragen der Ergebnisse auf das Schleifprogramm.
Mit der Mess- und Prüfmaschine »genius« des Prüf- und Messgeräteherstellers ZOLLER aus dem schwäbischen Pleidelsheim bei Stuttgart erfolgen diese beide Schritte Dank NUMROTOplus-Schnittstelle sprichwörtlich auf Knopfdruck – was den Zeitaufwand enorm reduziert.

Grundlage für die Herstellung von Werkzeugen sind die CAD/CAM-Daten aus der Konstruktion oder direkt aus der NUMROTO Steuerung. Aus diesen Daten werden am Arbeitsplatz der Werkzeugkonstrukteure oder bei der Arbeitsvorbereitung Schleifprogramme generiert, die an die Schleifmaschinen geschickt werden. Die gefertigten Werkzeuge sind das Ergebnis aus diesen Schleifprogrammen. Richtig eingestellte und vermessene Schleifscheiben und Schleifscheibenpakete vorausgesetzt, müsste das erste der geschliffenen Werkzeuge bereits den Vorgaben entsprechen und bereits ein Gutteile sein. Müsste. Denn hier scheiden sich meistens Theorie und Praxis: Häufig weichen die Ist- und Sollwerte doch (geringfügig) voneinander ab und das Schleifprogramm muss korrigiert werden.

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Messprogramme automatisch generieren

Genau an dieser Stelle setzt ZOLLER mit seiner Mess- und Prüfmaschine »genius« an. Über die NUMROTOplus-Schnittstelle liest die Software »pilot« die Werkzeugdaten direkt ein. Der Bediener entscheidet über eine Komplettmessung oder wählt über Checkboxen einzelne Parameter aus, die vermessen werden sollen. Aus diesen Angaben erstellt die Software ein umfassendes Messprogramm. Vollautomatisch und ohne Programmieraufwand.

Eine vollumfängliche Vermessung von Werkzeugen beinhaltet sowohl die Werkzeug-Stirn, die Werkzeugbrust- als auch den kompletten Umfangsbereich. Die Ermittlung der Geometriedaten erfolgt sowohl im Durchlicht als auch im Auflicht. Zu den messbaren Parametern zählen neben den unterschiedlichsten Winkeln, Radien und Fasen auch Durchmesser, Stirngeometrien, Steigungen oder Verjüngungen bis hin zum Hinterschliff. Das Werkzeugspektrum reicht von Fräsern über Bohrer bis hin zu Stufenbohrern.

Das Messprogramm steht dann den Vorgaben gemäß für das Vermessen des Werkzeugs zur Verfügung.

Werkzeug einsetzen und ganzheitlich vermessen

Der Prototyp des in der Schleifmaschine gefertigten Werkzeugs wird direkt in die Prüf- und Messmaschine eingesetzt und der Bediener startet den Messablauf per Knopfdruck. Das Messen sowie die Auswertung erfolgen dann automatisch. Die Ergebnisse werden anschließend auf dem Bildschirm ausgegeben und können ausgedruckt oder gespeichert werden.

Istdaten per NUMROTOplus-Schnittstelle an die Schleifmaschine zurücksenden

Nun kommt der besondere Clou: Da in dem Schleifprogramm die Sollwerte angegeben sind, die ZOLLER-Prüf- und Messmaschine aber die Istwerte ermittelt hat, kann die »pilot«-Software diese Differenz zwischen Soll- und Istwert direkt darstellen und konkret angegeben. Ist der Istwert gegenüber dem Sollwert zu klein, weil zu viel Material abgetragen wurde, muss die Schleifscheibe an dieser Stelle weniger Arbeit verrichten und weniger Material vom Rohling abtragen. Ist dagegen der Istwert gegenüber dem Sollwert zu groß, ist nicht genug Material abgetragen worden. Um sämtliche Abweichungen beim Schleifen der Werkzeuge auszumerzen, muss das Schleifprogramm also gerade invers zu den festgestellten Fehlern korrigiert werden.

Diese Istdaten sendet das Prüf- und Messgerät über die NUMROTOplus-Schnittstelle wieder an die Schleifmaschine zurück. In der Steuerung der Schleifmaschine werden die Abweichungen zwischen Soll- und Istwert direkt angezeigt. Auf dieser Basis entscheidet der Bediener direkt an der Maschine, ob sämtliche Werte „automatisch korrigiert“, also alle Parameteränderungen von der Schleifmaschine übernommen werden und die Logik der Schleifmaschine die Korrektur vornimmt, oder ob er selbst korrigierend eingreift.

Wird nun das nächste Werkzeug mit den überarbeiteten Schleifparametern aus einem Rohling gefertigt, wird er ebenfalls in dem Prüf- und Messgerät vermessen. Der Messablauf ist noch hinterlegt und kann jederzeit abgerufen werden. Bei diesem zweiten Werkzeug liegen die ermittelten Parameter normalerweise bereits in der Toleranz und schon dieses zweite Werkzeug kann als Gutteil deklariert werden.

Protokollierung von Messergebnissen

Ob Erstbemusterung oder Serienfertigung: Um die Qualität der Werkzeuge festzustellen und die Reproduzierbarkeit zu gewährleisten sind immer wieder Messungen notwendig – und natürlich die Protokollierung der Messergebisse. Diese können in Einzel- und Sammelprotokollen dargestellt werden. Das Softwaremodul »apus« erlaubt hier sogar, die Prüfprotokolle zu individualisieren und den jeweiligen Anforderungen entsprechend anzupassen – in Inhalt und Layout.

In der Serienfertigung kann dieses Vermessen der Werkzeuge entweder stichprobenartig, gemäß einem vorgegebenen Prüfplan oder vollumfänglich für jedes einzelne Werkzeug erfolgen. Der Messablauf ist in jedem Fall automatisch.

Messung automatisieren

Bei einem besonders hohen Werkzeugdurchsatz bietet sich die automatische Prüfung mit Roboterunterstützung an. Hierzu lässt sich das Automatisierungsmodul »roboset 2« an die Prüf- und Messmaschine »genius« anbinden.

Die zu prüfenden Werkzeuge werden auf Paletten zugeführt und dann vollautomatisch vermessen. Ein Roboter greift ein Werkzeug und setzt es in das Prüf- und Messgerät ein, woraufhin vollautomatisch der gesamte Messablauf startet. Nachdem sämtliche Daten ermittelt sind und einer Toleranzprüfung unterzogen wurden, entnimmt der Roboter das Werkzeug und klassifiziert dieses als Gut- oder Schlechtteil. Selbstverständlich liegen die Messwerte für jedes einzelne geprüfte Werkzeug vor und können entsprechend zugeordnet werden. Ebenso ist die Ausgabe der gesamten Charge als Sammelprotokoll möglich. Der gesamte Prüfablauf erfolgt vollautomatisch ohne Eingriff durch Menschen und kann auch 24/7 laufen. Eine integrierte Beschriftungsstation kann die vermessenen Werkzeuge auch gleich beschriften, auf Wunsch sogar individuell.

Die Auslieferung der Werkzeuge erfolgt dann inklusive ZOLLER-Prüfprotokoll, was der Qualitätssicherung beim Werkzeugnutzer dient.

Werkzeuge automatisch nachschleifen

Was bei der Werkzeugherstellung recht ist, ist beim Nachschleifen von Werkzeugen ja nur billig: Im Wareneingang des Werkzeugschleifers werden die nachzuschleifenden Werkzeuge in die Messmaschine eingesetzt. Die Auswahl des Messprogramms erfolgt mithilfe der Softwarefunktion »elephant«: Der Bediener wählt die Werkzeuggeometrie des Fräsers, Bohrers oder Stufenbohrers aus einer Fotoauswahl verschiedener Werkzeuge und das Messprogramm startet automatisch. Die Werkzeug-Istdaten werden direkt im NUMROTOplus-kompatiblen Format an die Schleifmaschinensteuerung übertragen.

Rüstzeitoptimierung durch Schleifscheibenvermessung

Ebenso wie Werkzeuge lassen sich in der Mess- und Prüfmaschine »genius« auch Schleifscheiben vermessen. Die Schleifscheiben und Schleifscheibenpakte werden in die Aufnahmespindel des »genius« eingesetzt. In der Software sind sämtliche Schleifscheibentypen nach FEPA-Norm hinterlegt. Der Bediener wählt die entsprechenden Schleifscheiben anhand des fotorealen Eingabedialogs aus und das Messprogramm, basierend auf hinterlegten Messabläufen, wird gestartet.

Auch die Messdaten der Schleifscheiben werden ebenso wie die Schleifparameter direkt an die Maschinensteuerung übertragen. Die Rüstzeiten in den Schleifmaschinen reduzieren sich dabei auf das Auswechseln der Schleifscheibenpakete. Eine weitere Überprüfung der Geometriedaten der Schleifscheiben ist nicht notwendig.
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Über die E. ZOLLER GmbH & Co. KG

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