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Bearbeiten und Messen im schnellen Wechsel

On Machine Verification beschleunigt den Formenbau
Bearbeiten und Messen im schnellen Wechsel

Bearbeiten und Messen im schnellen Wechsel
Mit dem OMV-Konzept lassen sich Freiformflächen in-process, also auf dem Bearbeitungszentrum, fertigungsnah messen und beurteilen. Nacharbeit und teurer Ausschuss werden vermieden (Bild: Autor)
On Machine Verification ist ein neues Verfahren, von dem vor allem Werkzeug- und Formenbauer profitieren. Zeitnah zur Fertigung misst der Maschinenbediener die bearbeiteten Freiformflächen und verkürzt so die Durchlaufzeiten.

Konrad Mücke ist Fachjournalist in Schluchsee

Speziell der Werkzeug- und Formenbau arbeitet nur wirtschaftlich bei hoher Prozesssicherheit, die zugleich mit minimalem Aufwand und kurzen Durchlaufzeiten realisiert werden muss. Insbesondere beim Fertigen aufwendiger Stahlformen mit unterschiedlichen Freiformflächen war das bislang schwierig.
Die Bediener können beim Bearbeiten an der Maschine nur bedingt beurteilen, ob die gefertigten Geometrien mit den CAD-Daten übereinstimmen. Dies war bisher nur durch Messen auf Koordinatenmessmaschinen möglich. Dazu musste man allerdings die Werkstücke zunächst ab- und auf den Messmaschinen wieder aufspannen. Bei unzureichender Bearbeitung wanderte das Werkstück zurück in das Bearbeitungszentrum zur Nacharbeit.
Die Prozedur ist zeitaufwendig und steht einer hohen Flexibilität entgegen. Im schlimmsten Fall werden fehlerhafte Geometrien zu spät erkannt und lassen sich nicht mehr korrigieren. Insbesondere bei exotischen Werkstoffen wie hochwarmfeste Stähle, Nickellegierungen für Schmiedegesenke oder Presswerkzeuge verursacht der mögliche Ausschuss unwirtschaftlich hohe Kosten. Durch die wiederholte Fertigung der Formen entstehen lange Verzögerungen. Um die Situation zu verbessern, haben jetzt der Maschinenhersteller Mikromat GmbH, Dresden, der Software-Entwickler Delcam, Birmingham/England, und der Messtechnikspezialist Renishaw GmbH, Pliezhausen, gemeinsam das Konzept OMV (On Machine Verification) realisiert. Damit lassen sich Freiformflächen in-process, also auf dem Bearbeitungszentrum, fertigungsnah messen und glaubwürdig beurteilen.
Das Verfahren eignet sich besonders für den Werkzeug- und Formenbau, aber auch für die Fertigung von Einzelstücken. Dafür ist das Bearbeitungszentrum Mikromat 8V ausgelegt. Eine hohe Genauigkeit wird erreicht durch direkte Mess-Systeme in allen Achsen, eine temperaturabhängige Längenkompensation in der Spindel-Achse sowie das besonders steife Maschinenbett. Die Positionierunsicherheit beträgt 2,4 µm. Mit Fahrwegen von 1200 mm in X-, 1000 mm in Y- und 600 mm in Z-Richtung lassen sich auch große, bis zu 1500 kg schwere Werkstücke bearbeiten. Eine HSC-Bearbeitung ermöglicht die Hauptspindel mit 66 kW Antriebsleistung und Drehzahlen bis 16 000 min-1.
Bei der Verifikation wechselt die Maschine automatisch einen Messtaster MP700 von Renishaw in die Hauptspindel. Beim Antasten besitzt das Modell eine Genauigkeit von 0,5 µm. Thomas Laschütza, Verkaufsleiter Deutschland bei Renishaw: „Die Kalibrierwerte für den Taster müssen nur einmal ermittelt werden, dadurch entfällt das aufwendige Kalibrieren vor jeder Messung. Das Messen auf den Bearbeitungszentren wird beschleunigt.“ Zur Genauigkeit trägt auch eine spezielle Antast-Software bei, die dafür sorgt, dass der Taster die Werkstückoberfläche immer senkrecht anfährt. Dadurch werden Antastfehler vermieden.
Die Messabläufe zum Antasten von Punkten auf den Freiformflächen generiert das Software-Paket Powerinsepct von Delcam. Dazu werden die CAD-Daten der Werkstücke genutzt. „Der Werker muss nicht mehr warten, bis bei der Prüfung auf der Messmaschine Fehler festgestellt werden“, fasst Gert Weller, Entwicklungsleiter bei Mikromat, zusammen. Langwierige Nacharbeit oder teurer Ausschuss werden vermieden. Der Maschinenbediener kann nach jedem Fertigungsschritt über die weitere Bearbeitung entscheiden.
Die Mess-Software generiert ein grafisches Messprotokoll. Damit kann der Anwender die gefertigten Geometrien mit den CAD-Daten vergleichen und die Qualität der Bearbeitung beurteilen. Zulässige Fertigungstoleranzen lassen sich bereits in der Software vorgeben. Mangelhaft bearbeitete Geometriedetails werden in der Grafik sofort sichtbar.
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