Wirtschaftlicher auf der Werkzeugmaschine

Dank der Konzentration auf das Messen in der Werkzeugmaschine wird m&h zum viel gefragten Problemlöser sowohl für die Anwender als auch für die Hersteller von Werkzeugmaschinen. Aus dem Formenbau wurde die Anforderung an m&h herangetragen, nicht nur Stichmaße kontrollieren zu können, sondern auf die Schnelle in der Maschine auch ganze Flächen auf Formtoleranz hin zu überprüfen.

Immer wieder kommt es vor, dass Formen noch eine Änderung erfahren, wenn sie bereits auf der Maschine in Bearbeitung sind. Dann muss gemessen werden, ob die Änderung noch eingearbeitet werden kann.
Nacharbeiten machen einen hohen Arbeitsanteil im Formenbau aus. Schlechte Schnittdaten erzeugen schlechte Oberflächen und führen zu Abweichungen der Formoberflächen. Um Maßhaltigkeit zu erreichen, muss nachgearbeitet werden. Es sollten also alle Zerspanungsparameter optimiert werden. Auch die Frässtrategien müssen den Flächenbedürfnissen angepasst werden. Beispielsweise kann an abfallenden Flächen das Werkzeug abgedrängt werden. Der rechtzeitige Werkzeugwechsel ist ein weiterer wesentlicher Schritt hin zu optimalen Ergebnissen. Lange Laufzeiten der Programme fordern die Werkzeuge bis über deren Standzeitgrenze hinaus, was sich in  Maßabweichungen zeigt. Bei der Nacharbeit sind nur betroffene Sektoren der gefertigten Fläche zu bearbeiten, damit nicht unnötig Zeit vergeudet wird, in der das Werkzeug über korrekte Flächenteile Luft fräst. Und: Maschine und Werkstück erwärmen sich während der Bearbeitung und dehnen sich aus. Bei engen Toleranzen führt dies zu Abweichungen, die eine Nacharbeit erfordern. Es ist auf ein entsprechendes Temperaturmanagement zu achten. Hinzu kommen dann noch alle die Fälle von Formreparaturen und Änderungsarbeiten an schon bestehenden Formen, die ihrerseits noch weitere Anforderungen an den Formenbauer stellen.
Es gibt demnach eine Fülle von Einflussgrößen, die nur durch entsprechende Messtechnik erkannt und in der Folge behoben werden können. Doch viele scheuen den Aufwand einer durchgängigen Messkette. Bisher mussten Formen oft zum Messen auf die Messmaschine und wieder zurück auf die Bearbeitungsmaschine. Besser wäre es, gleich auf der Werkzeugmaschine zu messen und zu korrigieren, möglichst in der gleichen Aufspannung.
Mit der Software 3D form inspect von m&h kann die Formkontrolle von Freiformflächen nun mit dem Mess-
taster direkt in einer Aufspannung in der Werkzeugmaschine durchgeführt werden. Das eröffnet den Betrieben völlig neue Möglichkeiten.
Konstruktionszeichnungen der Werk-stücke liegen meist als CAD-Daten vor. Diese werden über eine Schnittstelle in die 3D form inspect Software eingelesen. Dazu enthält die Software bereits in der Basisversion eine
Reihe von Schnittstellen, die von nahe-zu allen aktuellen CAD-Systemen bedient werden können.
Die Software 3D form inspect wird auf einem separaten Computer, unabhängig von der Maschinensteuerung, betrieben oder aber über die Maschinensteuerung direkt. 
Die Daten werden in ein Flächenmodell gewandelt und als Flächengrafik am Bildschirm dargestellt. Das unterstützt die Vorstellungskraft des Bedieners erheblich. Mit einfachem Mausklick auf die Flächendarstellung oder über Koordinatenangaben können beliebig Messpunkte definiert werden, die zu untersuchen sind. Jedem Punkt kann eine individuelle Toleranz zugeordnet werden. Jedem Messpunkt ist eine Toleranz zugeordnet. Das geschieht entweder automatisch oder manuell in der Arbeitsvorbereitung oder am Computer neben der Maschine. Der Bediener kann jederzeit selbst weitere Punkte definieren, um beispielsweise bestimmte Flächensektoren genauer zu untersuchen.
Die 3D form inspect Software errechnet die Flächennormale an der jeweiligen Stelle und schlägt einen entsprechenden Messvektor, also die Antastrichtung, vor. Diese kann jederzeit manuell geändert werden. Alle Angaben werden, je nach Steuerung, zu einem Messprogramm oder zu einer Punkteschar aufbereitet, die zur Steuerung übertragen werden, wo es als normales Arbeitsprogramm aufgerufen wird.
Zu Beginn jedes Messprogrammes wird der Messtaster an einer Kalibrierkugel, auf die herrschenden Bedingungen in der Maschine kalibriert. Erst dann werden die gewünschten Messpunkte angefahren.
Die Ergebnisse werden auf gleichem Wege in den Computer zurück übertragen, grafisch aufbereitet und auf dem Bildschirm dargestellt. Dank farbiger Darstellung erkennt der Bediener sofort, ob und wo seine Fläche außerhalb der vorgegebenen Toleranz liegt. Er kann sofort seine Frässtrategie anpassen oder das Werkzeug wechseln und nacharbeiten. Am Beispiel eines Kunden, der über die Fertigung von fünf Formen, jeweils mit und ohne Anwendung von 3D form inspect, Mittelwerte
seiner Bearbeitungen dokumentiert hat, zeigen sich die unmittelbaren Vorteile für den Formenbau.
Erwartungsgemäß ist das Fräsen der zeit-raubendste Arbeitsgang. Viele Stunden entfallen aber auch auf das teure Erodieren. Daneben sind die personalintensiven Bereiche Zusammenbau und Tuschieren die Tätigkeiten, die viel Zeit und Geld kosten. Die Dauer dieser Tätigkeiten ist unmittelbar von der Maßhaltigkeit und der Qualität der Werkstücke abhängig.
Nur hinter vorgehaltener Hand wird gesagt, dass man normalerweise einige Hunderstel vom Nullmaß weg geblieben ist, um dies dann beim Tuschieren auf die Gegenform anzupassen. Von anderen ist zu hören, dass jede Form vor dem Schlichten in den Messraum kam, um die Bearbeitungsmaße für den Schlichtgang zu bestimmen. Anschließend musste das Werkstück wieder gerüstet werden und möglichst genau die ursprüngliche Position einnehmen. Kein leichtes Unterfangen, wenn in der Zwischenzeit ein anderes Werkstück bearbeitet wurde. Die manuelle Nacharbeit und das Tuschieren werden erheblich verkürzt. Ein echter Gewinn an Zeit und Geld.
Auch das teure Erodieren konnte signifikant verkürzt werden. Im Gegenzug dazu ist die Fräsarbeit länger geworden, weil hier nun auf Endmaße gearbeitet wird und weil einige Nacharbeiten direkt auf der Maschine erledigt werden.
Insgesamt ergibt sich eine Einsparung von 80 Stunden über den gesamten Fertigungsablauf. Das entspricht, in Stundensätzen gerechnet, einer Einsparung in Höhe von 5.000 Euro pro Werkstück! Weil 80 Stunden an anderen Werkstücken gearbeitet werden kann, bedeutet dies also gleichzeitig einen Produktivitätssprung von 80 Stunden.

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