Tasten für Präzision im unbemannten Betrieb: Die Sicherheitsstrategie eines Ein-Mann-Betriebs

Dan Donaworth, Inhaber von Dan’s Custom Machining, einem Ein-Mann-Betrieb, sagt, er müsse seine Werkzeugmaschinen „lights-out“ laufen lassen, „nur damit ich etwas Schlaf bekomme“. Der Betrieb verdient so auch nachts Geld, doch ein Werkzeugbruch oder ein falsch positioniertes Teil während dieser unbeaufsichtigten Bearbeitung könnte katastrophal sein – es resultiert in Ausschuss oder einem Crash, der die Maschine beschädigt. Werkzeugmaschinentasten, sowohl zur Vermessung des Teils als auch des Schneidwerkzeugs, sind die Absicherung, die eine effektive unbeaufsichtigte Produktion gewährleistet, indem sie diese Risiken überwachen.

Tasten helfen auch tagsüber. Rüstzeit ist die größte Effizienzherausforderung für jede kleine Lohnfertigung. Der Einsatz von Tasten ermöglicht deutlich schnellere Rüstungen. Dan Donaworth spricht über seinen Einsatz von Werkzeugmaschinentastern (von Renishaw) in der neuesten Folge unserer Videoserie „The One-Person Shop“:

Transkript

Peter Zelinski

Pete Zelinski, Modern Machine Shop. Diese Videoserie ist „The One-Person Shop“. Wir schauen uns Ideen und Technologien an, die einem sehr kleinen Betrieb ermöglichen, sehr wettbewerbsfähig zu sein. Wir sind bei Dan’s Custom Machining in Williamsburg, Ohio. Dan Donaworth ist alleiniger Inhaber, alleiniger Zerspaner, alleiniger Programmierer. Dan, danke, dass ihr uns wieder habt.

Dan Donaworth

Kein Problem. Ich freue mich, dass ihr hier sein könnt.

Peter Zelinski

In dieser Folge geht es um Messungen, die inside der Werkzeugmaschine stattfinden – um Tasten und Werkzeugbrucherkennung. An eurem Bearbeitungszentrum waren das Optionen, ihr musstet sie nicht haben. Wie viel hat das Extra gekostet, und war das etwas, worüber ihr nachdenken musstet?

Dan Donaworth

Es waren etwa 8.000 Dollar für das Paket, als ich die Maschine bestellte. Für mich war das eine klare Sache. Ich habe nie in Frage gestellt, eine Maschine ohne Tasten zu kaufen – in der heutigen Welt einfach undenkbar.

Peter Zelinski

Also ist die Option ein Schnäppchen. Erklären Sie Ihre Perspektive: Warum ist diese Fähigkeit an der Maschine so ein Schnäppchen?

Dan Donaworth

Als Ein-Mann-Betrieb fahre ich viel unbeaufsichtigt. Ich lade eine Maschine und lasse sie über Nacht laufen, damit ich hoffentlich schlafen kann. Für die Ruhe, nicht zu wissen, dass man kein Werkzeug in ein Teil fährt. Selbst wenn ein Werkzeug bricht, wird es nicht jedes weitere Werkzeug in das Teil schmieden oder noch schlimmer: einen großen Wendeschneidplattenfräser mit Volleilgang in den Spindelkopf rammen, weil ein vorheriges Werkzeug das Material nicht entfernt hat.

Peter Zelinski

Alles klar, Sie sprechen vom unbemannten Betrieb und dessen Wert. Dazu gleich mehr. Aber zuerst, allgemein: Was haben Sie über Tasten oder Werkzeugbrucherkennung in der Zeit gelernt, in der Sie sie nutzen? Wie sind Sie besser geworden, oder was haben Sie über den effektiven Einsatz entdeckt?

Dan Donaworth

Das Rüsten von Teilen ist der größte Effektivitätshebel, was die Kosten senkt. Als Lohnfertiger rüstet man ständig. Man spannt sogar Schraubstöcke auf und ab. Wenn man nur einen Schraubstock für ein Teil braucht, kann man Skalierung und Koordinatenrotation nutzen: Man tastet die feste Backe an, und die Maschine berechnet automatisch den Winkel. Man spart sich die Zeit, die ein Zerspaner früher brauchte, um mit einer Messuhr über die Fläche zu fahren, sie justieren und dann weitermachen.

Peter Zelinski

Bei dem Teil, das wir als Demo sehen: Welches Merkmal tastet der Taster an?

Dan Donaworth

Der Taster ortet an einer Bohrung des Teils. Es sind zwei separate Bohrungen, damit das Teil und die Ebenendrehung ausgerichtet werden können.

Peter Zelinski

Also rotiert die gesamte Koordinatenachse des Programms mathematisch basierend auf diesen zwei Bohrungspositionen.

Dan Donaworth

Richtig.

Peter Zelinski

Okay, hypothetisch: Was, wenn Sie keine Tastfähigkeit hätten? Wie würden Sie das einrichten?

Dan Donaworth

Ich würde Passstifte in die Bohrungen setzen. Dann müssten Sie den Schraubstock an diesen Stiften zueinander ausrichten. Man würde manuell einrichten – nicht annähernd so präzise oder effizient.

Peter Zelinski

Okay, das war Tasten für das Rüsten. Dann gibt es noch Werkzeugbrucherkennung, die Sie nutzen, um die Maschine unbeaufsichtigt laufen zu lassen, sogar über Nacht. Wie oft rettet die Werkzeugbrucherkennung Sie tatsächlich, dass sie ein Problem mit einem geladenen Schneidwerkzeug erkennt?

Dan Donaworth

Hoffentlich nicht oft, denn das hieße, ich breche Werkzeuge. Aber es passiert, und es ist ein Lebensretter, wenn es passiert. Ein einziges Erkennen kann 1.000 Dollar oder mehr sparen und Maschinenstillstand, wenn ein großer Crash danach passiert wäre.

Peter Zelinski

Ja, es kann ein Lebensretter sein. Erläutern Sie das Risiko eines unentdeckten Werkzeugbruchs.

Dan Donaworth

Das größte Risiko wäre ein großer Hochvorschub-Wendeschneidplattenfräser, der in einen bereits bearbeiteten Bereich eintauchen sollte, die Maschine auf 100 % Eilgang steht und der Fräser einfach in das Teil kracht – das beschädigt die Spindel und die gesamte Z-Achse.

Peter Zelinski

Sie haben also diese Kapazität im Betrieb, die für Sie produziert, während Sie schlafen. Und man kann fairerweise sagen: Ohne Werkzeugbrucherkennung als Sicherheit könnten Sie die Kapazität nicht so nutzen.

Dan Donaworth

Nein, ich könnte nicht ohne Werkzeugbrucherkennung mit ruhigem Gewissen oder ohne Risiko, alles zu ruinieren, arbeiten.

Peter Zelinski

Diese Messung erkennt einen Fehler am Schneidwerkzeug. Was passiert dann typischerweise? Stoppt der ganze Prozess, oder gibt es einen Plan B im Programm?

Dan Donaworth

Das hängt davon ab, wie man programmiert. Wenn man nicht genügend Werkzeugplätze im Magazin für ein Reservewerkzeug hat, alarmiert das Programm einfach. Wenn man Platz hat, kann man programmieren: Sagt ein kleines Werkzeug, das bruchanfällig ist. Man kann es so programmieren, dass bei Bruch das nächste programmierte Werkzeug aufgerufen wird.

Peter Zelinski

Ist diese Wenn-Dann-Option typisch für Sie?

Dan Donaworth

Bei bestimmten Jobs. Viele Jobs nutzen fast unsere gesamte Werkzeugkapazität, da bleibt wenig Platz für Reservewerkzeuge. Wir haben es genutzt, brauchen aber mehr Werkzeugkapazität.

Peter Zelinski

Alles klar, The One Person Shop. Weiter schauen. Wie man mit all den Schneidwerkzeugen umgeht – dazu machen wir auch eine Folge. Bleiben Sie dran.