CNC-Produktivität maximieren mit On-Machine-Probing: Schneller, präziser

In-Prozess-Tasten wird zunehmend Standard, da Werkzeugmaschinen automatisierter werden. Hier ist, was Sie über die Vorteile dieser Praxis wissen müssen.

Noch immer Werkzeuglängen und -durchmesser manuell einstellen? Wie wäre es mit Nullpunktermittlung? Jede dieser Praktiken ist fehleranfällig und mühsam – warum also tun?

On-Machine-Probing-Systeme gibt es fast so lange wie die CNC-Drehmaschinen und Bearbeitungszentren, an denen sie angebracht sind. Sie sind schnell, einfach zu bedienen und zunehmend leistungsfähig – und eliminieren die Notwendigkeit für Wiggler und Kantenfinder, Geräte, die so veraltet sind wie Lochband und Hochgeschwindigkeits-Werkzeugstähle.

Manuel Müller denkt genauso. Als Product Marketing Manager für Werkzeugmaschinenmesstechnik bei Hexagons Manufacturing Intelligence Division merkt er an, dass die Ermittlung von Werkzeuglängenversätzen und Werkstückpositionen weiterhin „ein Standardanwendungsfall dieser Technologie für die Mehrheit der Werkzeugmaschinen und die Kernfunktion aller Standard-Probing-Systeme bleibt. Deshalb bietet Hexagon weiterhin neue Fähigkeiten in diesem Bereich an, darunter eine automatische ‚Best-Fit‘-Ausrichtungsfunktion in unserer Messsoftware.“

Mit Produktionsumgebungen, die smarter werden, und Herstellern, die Prozesse so effektiv wie möglich automatisieren wollen, wächst die Nachfrage nach In-Prozess-Messung aller Art, sagt Müller.

„Wir bieten Laserscanner für Oberflächenmessung, Ultraschalltaster für Wanddickenprüfung und Temperaturtaster für thermische Veränderungen während der Bearbeitung“, sagt er. „Die Möglichkeit, diese und andere kritische Prüfaufgaben direkt in der Werkzeugmaschine durchzuführen, reduziert nicht nur Teilevariation, sondern eliminiert Maschinenstillstand und kostspieliges Wiederaufspannen von Teilen für die Nachbearbeitungsmessung.“

Rot sehen

Die Frage ist dann: Welchen Taster soll ich kaufen? Für Werkzeuglängenmessung, Werkstückeinstellung und Dimensionsprüfung von Teilemerkmalen schlägt Müller die weit verbreiteten Infrarot-Taster vor, die alle Standardmessungen an Werkzeugmaschinen durchführen können und eine etablierte Technologie sind. Sie werden nicht durch WLAN oder industrielle Funkübertragung gestört, was die Übertragung sehr sicher macht.

Die Limitation von Infrarot liegt in der übertragbaren Datenmenge sowie der begrenzten Distanz zwischen Taster und Empfänger. Bei größeren Maschinen oder wo anspruchsvollere Messmethoden nötig sind – inklusive der genannten Laserscanner und Wanddickenmessung – ist Funkübertragung die leistungsstärkere Option.

Unabhängig von der Technologie: Wichtig ist, anzufangen.

„Manche sehen Inline-Messung als zeitaufwändige Produktivitätsbarriere, die von der verfügbaren Bearbeitungszeit abzieht“, sagt Müller. „Aber indem man Messfähigkeiten direkt an die Werkzeugmaschine bringt, können Hersteller kostspielige Nacharbeit und externe Messaktivitäten vermeiden, die Produktionsengpässe verursachen. Der kleine Zeitaufwand für Inline-Messung gibt Herstellern tatsächlich mehr Zeit, bessere Teile zu produzieren, und trägt zu gesteigerter Effizienz und Produktivität bei.“

Die Pyramide erklimmen

Dan Skulan, General Manager Industrial Metrology bei Renishaw Inc., stimmt voll zu.

Wie Hexagon bietet Renishaw diverse In-Machine-Probing-Lösungen, alle darauf ausgelegt, Hersteller produktiver zu machen. Doch Skulan empfiehlt Kunden, einen ganzheitlichen Blick auf ihre Zerspanungsoperationen zu werfen, wenn sie die besten Ergebnisse aus Inline-Messtechnik erzielen wollen – beginnend mit der Werkzeugmaschine selbst.

„Probing bietet vier grundlegende Funktionen, die alle gleichermaßen notwendig sind“, sagt er. „Die erste: routinemäßige Bewertung der Genauigkeit und Positionierfähigkeit einer Maschine durch Vermessung eines bekannten Referenzobjekts. Große Luftfahrt-, Automobil-, Medizintechnik- und andere smarte Hersteller validieren ihre CNC-Ausrüstung so vor jedem Zerspanungsvorgang – besonders bei hochwertigen Teilen.“

Zweitens: die halbautomatisierten Werkzeuglängen- und Nullpunkteinstellfunktionen, bereits besprochen, gefolgt von Closed-Loop-Prozesskontrolle. Diese dritte Fähigkeit sollte für automatisierte und Lights-Out-Hersteller am attraktivsten sein, da sie Werkzeugverschleiß und andere Prozessvariablen ohne menschliche Anwesenheit kompensieren lässt. Gefolgt von tatsächlicher Teileinspektion, die in bestimmten Fällen kostspielige Wege ins Qualitätslabor eliminieren kann.

„Auch hier sind große Luftfahrtunternehmen führend, indem sie ihre CNC-Maschinen zur Inspektion hochwertiger Teile nutzen und so signifikante Summen sparen“, sagt Skulan. „Sie können das, weil ihre Ausrüstung auf das genannte Referenzobjekt zurückführbar ist und sie ihre Maschine routinemäßig mit Laserinterferometer- und Ballbar-Systemen kalibrieren.“

Einfacher getan als gesagt

Leider hat die Makroprogrammierung, um Taster durch ihre Paces zu bringen, den Ruf, schwer zu lernen. Und obwohl da etwas Wahres dran ist, sagt Skulan, solche Bedenken sollten keinen Shop davon abhalten, eine In-Prozess-Messtechnik-Lösung zu verfolgen.

„Deshalb haben wir unsere Productivity+ Scanning Suite entwickelt, die eine Reihe fortschrittlicher Toolkits bietet, darunter Makrogenerierung“, sagt er. „Ein Luftfahrtunternehmen, das eine Turbinenschaufel repariert, kann sie nutzen, um ein geschweißtes Werkstück zu tasten und die Daten an ein CAM-System für Werkzeugbahnerstellung zu senden. Ähnliche Anwendungen existieren für 3D-gedruckte Teile, Gussteile und andere Near-Net-Shape-Teile, Formen- und Werkzeugbau-Nachbearbeitung usw.“

Die Software unterstützt auch 2D- und 3D-Scannen von prismatischen Teilen und Freiformflächen, Maschinenzustandsprüfungen, Datenspeicherfähigkeiten und grafische Bearbeitung von Tastroutinen – was die Notwendigkeit, Makroprogrammierung zu lernen, weitgehend eliminiert.

„Wenn Sie ein Videospiel gespielt haben, können Sie einen Taster programmieren“, sagt er. „So einfach ist das. Aber selbst wenn es nicht so wäre: Es ist für jeden Shop, der um langfristiges Überleben besorgt ist, imperativ, Probing an ihren Werkzeugmaschinen zu installieren. Es ist einer der besten Wege, Margen zu erhöhen und produktiver zu werden – besonders angesichts des aktuellen Fachkräftemangels.“

Haben Sie On-Machine-Probing in Ihrem Shop eingeführt? Macht es Sie effizienter? Teilen Sie Gedanken und Erkenntnisse in den Kommentaren.

HIER IST, WIE ON-MACHINE-PROBING IHNEN HILFT, PRODUKTIVITÄT ZU STEIGERN

In-Prozess-Tasten wird zunehmend Standard, da Werkzeugmaschinen automatisierter werden.

Heutzutage sind Probing-Systeme schnell, einfach zu bedienen und zunehmend leistungsfähig, eliminieren die Notwendigkeit für Wiggler und Kantenfinder – Geräte, die so veraltet sind wie Lochband und Hochgeschwindigkeits-Werkzeugstähle.

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