11-2014

Mikrobearbeitung Miniaturisierung braucht innovative Zerspanung Seite 24

Werkzeuge Zerspanen an der Grenze des Möglichen Seite 84

Anlagen Reinigungsprofi für kleinste Bauteile Seite 116

ww

w.m

av-o

nlin

e.de

| €

18,-

Innovation in der spanenden Fertigung

Special

Präzision aus

der Schweiz

Seite 62

Tiger·tec® Silver Drehwendeschneidplattenfür ISO P, ISO K und ISO M WerkstoffeNeue Schneidstoffe plus neue Geometrien – macht zusammen bis zu 75 % Leistungssteigerung! Anhand der einzigartigen Verschleißfestig-keit und Zähigkeit lässt sich ablesen, was diese Schneidstoffe leisten. Möglich wird dies durch eine neue, patentierte Aluminiumoxidschicht, die im Zusammenspiel mit dem weltweit anerkannten Tiger·tec® Silver Verfahren eine völlig neue Dimension in der Zerspanung eröffnet.

Tiger·tec® Silver – weil Prozesssicherheit mehr Biss verdient.

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Hochgenaue Teilegeo-

metrien mit höchster

Oberflächengüte und

kleinste Teile mit Ge-

nauigkeiten im Sub-

µm-Bereich erzeugen

Jürg Kellenberger,

CEO, Kellenberger:

„Das Produkt Voumard

passt perfekt zu uns!“

03 Automation

108 Hardware-in-the-loop verkürzt die Inbetriebnahme 109 Seamless Concept vereinheitlicht CNC-Steuerungen 110 Hoch leistungsfähige CNC-Systeme 111 Bewegungsfreiheit beim optischen 3D-Scannen 112 Prozessüberwachung: Werkzeugverschleiß im Blick 116 Reinigungsprofi für kleinste Bauteile

Rubriken

6 Titelgeschichte 12 Termine 14 Aus der Branche 62 Interview: Jürg Kellenberger, CEO Kellenberger 113 Interview: Peter Koch, Cenit AG 118 Impressum

Zum Titelbild 11-2014

Mikrobearbeitung Miniaturisierung braucht innovative Zerspanung Seite 24

Werkzeuge Zerspanen an der Grenze des Möglichen Seite 84

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Innovation in der spanenden Fertigung

Special

Präzision aus

der Schweiz

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TNC-Steuerungen von Hei-denhain bieten zahlreiche Vorteile für anspruchsvolle Fertigungsaufgaben. Ihre Funktionen verbinden die hochgenaue Zerspanung sowie das aufwendige Kali-brieren in einem effizienten Produktionsprozess.

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November 2014

Maßgeschneiderte Steuerungsfunktionen für anspruchsvolle Fertigungsaufgaben Maßgeschneiderte Steuerungsfunktionen für anspruchsvolle Fertigungsaufgaben

Komplexe Zerspanungsabläufe Komplexe Zerspanungsabläufe einfach im Griffeinfach im Griff

Titelgeschichte

TNC-Steuerungen von Heidenhain bieten zahl-reiche Vorteile für anspruchsvolle Fertigungs-aufgaben. Ihre Funktionen verbinden die hoch-genaue Zerspanung sowie das aufwendige Ka-librieren in einem effizienten Produktionspro-zess. So finden eine konstant hohe Oberflä-chenqualität, die sichere Einhaltung enger Tole-ranzen und hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit zusammen.

Mit der Option 3D-Tool Comp steht eine

leistungsfähige, dreidimensionale Werk-

zeug-Radiuskorrektur zur Verfügung

November 2014 7

������ Hochgenaue Maschine, Highend-Steuerung und Präzisions-Tastsysteme zur Maschinen-, Werkzeug- oder Werkstückvermessung sollen die Qualität sowie Genauigkeit von Produkten sicherstellen. Perfekt und ohne wesentliche Einschränkungen für den Produktions-prozess funktioniert das aber nur, wenn alle drei Fak-toren auch aufeinander abgestimmt und miteinander verknüpft sind.

Die TNC 640-Steuerung von Heidenhain bietet inte-ressante Funktionen, die genau diese Anforderung erfül-len: Die Funktion LAC (Load Adaptive Control) aus dem Lösungspaket Dynamic Precision passt Steuerungs-parameter an den jeweils aktuellen Beladungszustand der Maschine an, 3D-Tool Comp vermeidet Bearbei-tungsfehler durch Radiusabweichungen am Werkzeug, und Kinematics Opt kann das Nachkalibrieren der Ma-schine prozessbegleitend und vollautomatisch überneh-men. Damit hat der Hersteller anspruchsvoller Bauteile wesentliche Parameter für seine Fertigungsgenauigkeit ganz einfach im Griff.

LAC erhöht Genauigkeit und spart Zeit

Für qualitäts- und genauigkeitsorientierte Industrie-bereiche wie zum Beispiel Feinmechanik, Medizintech-nik, Elektronik- oder Luftfahrtindustrie begrenzen dyna-mische Fehler in vielen Fällen die Produktivität. Die Funktionen von Dynamic Precision zielen auf die zeiteffi-ziente Fertigung genauer Werkstücke mit hoher Oberflä-

chengüte ab und reduzieren wirkungsvoll die dyna-mischen Fehler, welche unweigerlich beim Abarbeiten von programmierten Bahnen mit üblichen Geschwindig-keiten und Beschleunigungen entstehen. Sie ermöglichen dadurch eine höhere Genauigkeit bei gleicher Geschwin-digkeit oder eine höhere Geschwindigkeit bei gleicher Genauigkeit. In vielen Fällen ist sogar eine Erhöhung bei-der Faktoren möglich. Von Losgröße 1 bis hin zur Serien-produktion sorgt Dynamic Precision für eine deutliche Steigerung der Produktivität.

Die Funktion LAC führt insbesondere bei Rundtisch-bewegungen zu erheblichen Einsparungen in der Bear-beitungszeit, bei gleichzeitiger Erhöhung der Genau-igkeit. Je mehr hochdynamische Rotationsbewegungen mit starken Beschleunigungs- und Bremsvorgängen bei einer Bearbeitung erforderlich sind, desto größer sind auch die Effekte. In einem Leistungstest wurde LAC an einer Serienmaschine, die üblicherweise über zwei Bela-dungsklassen verfügt, für den Rundtisch parametriert. Das reduzierte den Schleppfehler der Achse um mehr als 50 %, wodurch die dynamische Genauigkeit deutlich ge-steigert werden konnte. Bei einer typischen Bewegung des Rundtisches um 50° mit einem Vorschub von 6000 Grad/min verringerte sich der Schleppfehler von 11,5 auf 2,2 Winkelsekunden. Bei einem Bauteilradius von 200 mm schrumpft somit der durch die Rundachse erzeugte Fehler von 10,8 auf 2,1 µm.

Besonders eindrucksvoll zeigt sich die Wirkung von LAC bei einem Indexierungsvorgang. Für den Leistungs-test dreht der Rundtisch das Bauteil immer um 15° wei-ter. Bei jedem 15°-Schritt muss die Achse kurz auf maxi-malen Vorschub beschleunigen und gleich darauf wieder abbremsen. Durch Einsatz von LAC steigt die Dynamik der Maschine deutlich an. Die möglichen höheren Rucke und Beschleunigungen sparen pro 360°-Drehung 57 % der Zeit ein. Mit ihrer Standardeinstellung ohne LAC be-nötigt die Maschine für den oben beschriebenen Indexie-rungsvorgang mit 24 Beschleunigungs- und Bremsvor-gängen ohne Bearbeitung des Bauteils 14 Sekunden. Mit der über LAC möglichen Parametrierung führt sie ihn in-nerhalb von nur 6 Sekunden aus – inklusive des vor dem Start der Bearbeitung durchgeführten Wiegelaufs.

Mit dem echten Fräserradius arbeiten

Trotz aller Präzision bei der Werkzeugherstellung: Vor allem Radiusfräser haben keine einheitliche Geometrie, der Radius jedes einzelnen Werkzeugs weicht in der Re-gel ganz individuell von der idealen Kreisform ab. Für ei-ne hochpräzise Bearbeitung ist das ein Manko, denn der von der Steuerung berechnete Berührungspunkt des Frä-serradius' mit dem Werkstück stimmt nicht mit dem tat-

Titelgeschichte

8 November 2014

LAC (Load Adaptive

Control) ermittelt die

Massenträgheit bei

Rundachsen. Die

Funktion passt die

Vorschubregelung

kontinuierlich an die

aktuelle Massenträgheit

des Werkstücks an

Die TNC-Funktion Kinematics Opt vermisst Dreh-

und Schwenkachsen mit Hilfe einer Kalibrierkugel

einfach und schnell. Die möglichen Abweichungen

werden über die Kinematiktabelle kompensiert –

je nach Kundenwunsch auch mit Protokoll

sächlichen Radius überein – und das bei jedem neu einge-wechselten Fräser.

Mit der Option 3D-Tool Comp (verfügbar mit iTNC 530) steht eine dreidimensionale Werkzeug-Radiuskor-rektur zur Verfügung. Über eine Korrekturwerttabelle lassen sich Eingriffswinkel-abhängige Korrekturwerte definieren, die die Abweichung des Werkzeugs von der idealen Kreisform beschreiben. Die TNC-Steuerung kor-rigiert dann die Positionierung des Werkzeugs zum Werkstück abhängig vom Radiuswert, der am aktuellen Berührungspunkt des Werkzeugs mit dem Werkstück de-finiert ist. Um den Berührungspunkt exakt bestimmen zu können, muss das NC-Programm mit Flächen-Norma-lensätzen (LN-Sätzen) vom CAM-System erzeugt wer-den. Darin sind der theoretische Mittelpunkt des Radius-fräsers und die Werkzeugorientierung in Bezug zur Werkstückoberfläche festgelegt.

Die Korrektur erfolgt auch hier automatisiert durch die TNC-gesteuerte Werkzeugmaschine. Dazu wird die Form des Werkzeugs mit einem Lasersystem und einem speziellen Zyklus so vermessen, dass die TNC-Steuerung diese Daten direkt verwenden und in einer Korrektur-tabelle dokumentieren kann. Somit muss der Maschi-nenbediener im NC-Programm die Werkzeugkorrektur nicht erneut vornehmen. Die TNC-Steuerung hat die va-riablen Einflüsse durch Werkzeugformabweichungen automatisiert im Griff und erfüllt damit einen wichtigen Punkt für den sicheren Bearbeitungsprozess.

Maschinenkinematik perfekt kalibriert

Sowohl bei kleinen als auch bei großen Losen können Ma-schinenkomponenten verhältnismäßig starken Tempera-turschwankungen unterliegen. Verändert sich die reale Ma-schine aufgrund der Temperatureinflüsse während der Be-arbeitung, dann müsste auch die kinematische Transforma-tionskette angepasst werden. Bei dieser komplexen Aufga-be unterstützen Heidenhain-Steuerungen den Bediener durch die Software-Option Kinematics Opt. Sie übernimmt nicht nur das Nachkalibrieren, sondern sichert auch alle Daten zu Änderungen an der kinematischen Konfiguration. Dadurch können nicht nur einmal ermittelte Konfiguratio-nen später einfach wiederhergestellt werden. Auch der in vielen Branchen bestehenden Pflicht zur produktionsbeglei-tenden Dokumentation bzw. Validierung komplexer Pro-zesse wird unkompliziert Rechnung getragen.

Kinematics Opt fasst spezielle Antastzyklen so zusam-men, dass sie vollständig in die TNC-Steuerungen integriert sind und als eigene Option aufgerufen werden können. Das Prinzip: Mit einem schaltenden 3D-Tastsystem, zum Bei-spiel dem Heidenhain TS 740, wird die Position einer exak-ten Kalibrierkugel in verschiedenen Drehachsstellungen ge-messen. Als Ergebnis bekommt der Bediener ein Protokoll,

November 2014 9

DYNAMISCHE FEHLER BEGRENZEN FÜR QUALITÄTS- UND GENAUIGKEITS -ORIENTIERTE INDUSTRIEBEREICHE IN VIELEN FÄLLEN PRODUKTIVITÄT, WIRTSCHAFTLICHKEIT UND EFFIZIENZ.

in dem die tatsächliche Genauigkeit beim Schwenken zum aktuellen Zeitpunkt ersichtlich ist. Auf Wunsch optimiert Kinematics Opt auch gleich automatisch die gemessenen Achsen. Die notwendige Änderung der Maschinendaten er-folgt ebenfalls automatisch. Der Bediener benötigt keine de-taillierte Kenntnis über die kinematische Konfiguration der Maschine und kann seine Fräsmaschine binnen weniger Minuten selbst nachkalibrieren.

Ist die Kalibrierkugel fest auf dem Maschinentisch plat-ziert, kann der Ablauf sogar automatisiert zwischen den einzelnen Bearbeitungsprozessen erfolgen. So kann einer-seits eine hohe gleichbleibende Qualität sowohl in der Serie wie in der Einzelteilfertigung erreicht werden. Andererseits können Prüf- und Validierprozesse mit deutlich kürzeren Unterbrechungen des Produktionsprozesses und weniger Aufwand durchgeführt werden. �

Dr. Johannes Heidenhain GmbH www.heidenhain.de