Innovation in der spanenden Fertigung Special Präzision aus der Schweiz

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1 Innovation in der spanenden Fertigung 18, Mikrobearbeitung Miniaturisierung braucht innovative Zerspanung Seite 24 Werkzeuge Zerspanen an der Grenze des Möglichen Seite 84 Anlagen Reinigungsprofi für kleinste Bauteile Seite 116 Special Präzision aus der Schweiz Seite 62

2 Hochgenaue Teilegeometrien mit höchster Oberflächengüte und 32 kleinste Teile mit Genauigkeiten im Sub- µm-bereich erzeugen Jürg Kellenberger, 62 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 MEHR KRAFT, MEHR AUSDAUER, MEHR BISS. Tiger tec Silver Drehwendeschneidplatten für ISO P, ISO K und ISO M Werkstoffe Neue Schneidstoffe plus neue Geometrien macht zusammen bis zu 75 % Leistungssteigerung! Anhand der einzigartigen Verschleißfestigkeit 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. Zum Titelbild Innovation in der spanenden Fertigung 18,- TNC-Steuerungen von Heidenhain bieten zahlreiche Vorteile für anspruchsvolle Fertigungsaufgaben. Ihre Funktionen verbinden die hochgenaue Zerspanung sowie das aufwendige Kalibrieren in einem effizienten Produktionsprozess Mikrobearbeitung Miniaturisierung braucht innovative Zerspanung Seite 24 Werkzeuge Zerspanen an der Grenze des Möglichen Seite 84 Anlagen Reinigungsprofi für kleinste Bauteile Seite 116 Special Präzision aus der Schweiz Seite 62 Walter Deutschland GmbH Eschborner Landstraße Frankfurt am Main Trailer ansehen: November 2014

3 Titelgeschichte Maßgeschneiderte Steuerungsfunktionen für anspruchsvolle Fertigungsaufgaben Komplexe Zerspanungsabläufe einfach im Griff

4 TNC-Steuerungen von Heidenhain bieten zahlreiche Vorteile für anspruchsvolle Fertigungsaufgaben. Ihre Funktionen verbinden die hochgenaue Zerspanung sowie das aufwendige Kalibrieren in einem effizienten Produktionsprozess. So finden eine konstant hohe Oberflächenqualität, die sichere Einhaltung enger Toleranzen und hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit zusammen. Mit der Option 3D-Tool Comp steht eine leistungsfähige, dreidimensionale Werkzeug-Radiuskorrektur zur Verfügung November

5 Titelgeschichte LAC (Load Adaptive Control) ermittelt die Massenträgheit bei Rundachsen. Die Funktion passt die Vorschubregelung kontinuierlich an die aktuelle Massenträgheit des Werkstücks an Hochgenaue Maschine, Highend-Steuerung und Präzisions-Tastsysteme zur Maschinen-, Werkzeugoder Werkstückvermessung sollen die Qualität sowie Genauigkeit von Produkten sicherstellen. Perfekt und ohne wesentliche Einschränkungen für den Produktionsprozess funktioniert das aber nur, wenn alle drei Faktoren auch aufeinander abgestimmt und miteinander verknüpft sind. Die TNC 640-Steuerung von Heidenhain bietet interessante Funktionen, die genau diese Anforderung erfüllen: Die Funktion LAC (Load Adaptive Control) aus dem Lösungspaket Dynamic Precision passt Steuerungsparameter an den jeweils aktuellen Beladungszustand der Maschine an, 3D-Tool Comp vermeidet Bearbeitungsfehler durch Radiusabweichungen am Werkzeug, und Kinematics Opt kann das Nachkalibrieren der Maschine prozessbegleitend und vollautomatisch übernehmen. 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 Industriebereiche wie zum Beispiel Feinmechanik, Medizintechnik, Elektronik- oder Luftfahrtindustrie begrenzen dynamische Fehler in vielen Fällen die Produktivität. Die Funktionen von Dynamic Precision zielen auf die zeiteffiziente Fertigung genauer Werkstücke mit hoher Oberflächengüte ab und reduzieren wirkungsvoll die dynamischen Fehler, welche unweigerlich beim Abarbeiten von programmierten Bahnen mit üblichen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen entstehen. Sie ermöglichen dadurch eine höhere Genauigkeit bei gleicher Geschwindigkeit oder eine höhere Geschwindigkeit bei gleicher Genauigkeit. In vielen Fällen ist sogar eine Erhöhung beider Faktoren möglich. Von Losgröße 1 bis hin zur Serienproduktion sorgt Dynamic Precision für eine deutliche Steigerung der Produktivität. Die Funktion LAC führt insbesondere bei Rundtischbewegungen zu erheblichen Einsparungen in der Bearbeitungszeit, bei gleichzeitiger Erhöhung der Genauigkeit. 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 Beladungsklassen verfügt, für den Rundtisch parametriert. Das reduzierte den Schleppfehler der Achse um mehr als 50 %, wodurch die dynamische Genauigkeit deutlich gesteigert 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 Leistungstest dreht der Rundtisch das Bauteil immer um 15 weiter. Bei jedem 15 -Schritt muss die Achse kurz auf maximalen 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 benötigt die Maschine für den oben beschriebenen Indexierungsvorgang mit 24 Beschleunigungs- und Bremsvorgängen ohne Bearbeitung des Bauteils 14 Sekunden. Mit der über LAC möglichen Parametrierung führt sie ihn innerhalb 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 Regel ganz individuell von der idealen Kreisform ab. Für eine hochpräzise Bearbeitung ist das ein Manko, denn der von der Steuerung berechnete Berührungspunkt des Fräserradius' mit dem Werkstück stimmt nicht mit dem tat- 8 November 2014

6 Maschinenkinematik perfekt kalibriert Die TNC-Funktion Kinematics Opt vermisst Drehund Schwenkachsen mit Hilfe einer Kalibrierkugel einfach und schnell. Die möglichen Abweichungen werden über die Kinematiktabelle kompensiert je nach Kundenwunsch auch mit Protokoll Sowohl bei kleinen als auch bei großen Losen können Maschinenkomponenten verhältnismäßig starken Temperaturschwankungen unterliegen. Verändert sich die reale Maschine aufgrund der Temperatureinflüsse während der Bearbeitung, dann müsste auch die kinematische Transformationskette angepasst werden. Bei dieser komplexen Aufgabe 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 Konfigurationen später einfach wiederhergestellt werden. Auch der in vielen Branchen bestehenden Pflicht zur produktionsbegleitenden Dokumentation bzw. Validierung komplexer Prozesse wird unkompliziert Rechnung getragen. Kinematics Opt fasst spezielle Antastzyklen so zusammen, dass sie vollständig in die TNC-Steuerungen integriert sind und als eigene Option aufgerufen werden können. Das Prinzip: Mit einem schaltenden 3D-Tastsystem, zum Beispiel dem Heidenhain TS 740, wird die Position einer exakten Kalibrierkugel in verschiedenen Drehachsstellungen gemessen. Als Ergebnis bekommt der Bediener ein Protokoll, sächlichen Radius überein und das bei jedem neu eingewechselten Fräser. Mit der Option 3D-Tool Comp (verfügbar mit itnc 530) steht eine dreidimensionale Werkzeug-Radiuskorrektur zur Verfügung. Über eine Korrekturwerttabelle lassen sich Eingriffswinkel-abhängige Korrekturwerte definieren, die die Abweichung des Werkzeugs von der idealen Kreisform beschreiben. Die TNC-Steuerung korrigiert dann die Positionierung des Werkzeugs zum Werkstück abhängig vom Radiuswert, der am aktuellen Berührungspunkt des Werkzeugs mit dem Werkstück definiert ist. Um den Berührungspunkt exakt bestimmen zu können, muss das NC-Programm mit Flächen-Normalensätzen (LN-Sätzen) vom CAM-System erzeugt werden. Darin sind der theoretische Mittelpunkt des Radiusfräsers 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 Korrekturtabelle dokumentieren kann. Somit muss der Maschinenbediener im NC-Programm die Werkzeugkorrektur nicht erneut vornehmen. Die TNC-Steuerung hat die variablen Einflüsse durch Werkzeugformabweichungen automatisiert im Griff und erfüllt damit einen wichtigen Punkt für den sicheren Bearbeitungsprozess. 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 erfolgt ebenfalls automatisch. Der Bediener benötigt keine detaillierte Kenntnis über die kinematische Konfiguration der Maschine und kann seine Fräsmaschine binnen weniger Minuten selbst nachkalibrieren. Ist die Kalibrierkugel fest auf dem Maschinentisch platziert, kann der Ablauf sogar automatisiert zwischen den einzelnen Bearbeitungsprozessen erfolgen. So kann einerseits 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 November