Die richtige Steuerung für den richtigen Schliff

Wolfgang Klingauf ist freier Fachjounalist in Augsburg, Werner Möller ist Redaktionsmitglied – ia-redaktion@t-online.de

Die Heinz Berger Maschinenfabrik GmbH & Co., Wuppertal, ein Unternehmen mit 75 Mitarbeitern, bietet eine Vielzahl von Schleif- und Poliermaschinen an. Die rund 30 verschiedenen Modelle in knapp 150 Maschinenvarianten, von denen insgesamt jährlich 50 bis 80 Einheiten gebaut werden, sind allesamt dafür bestimmt, Schneidwaren und Handwerkzeuge verschiedener Art zu bearbeiten. Das Spektrum reicht von der filigranen Mikrochirurgie-Schere bis zum mehrere Kilogramm schweren landwirtschaft- lichen Messer.

In Wuppertal wird das meiste selbst gemacht, von der ersten Idee bis zur Realisierung. Dr.-Ing. Andreas Groß, technischer Geschäftsführer, erläutert: „Unsere Fertigungstiefe liegt im Bereich zwischen 80 und 90 Prozent.“ Doch ganz ohne externes Know-how geht es auch bei Berger nicht. Besonders wichtige Zulieferprodukte sind die in den Maschinen eingesetzten Steuerungen.

Die Eckpunkte des CNC-Anforderungskatalogs lassen sich folgendermaßen auflisten:

– Die Rüstzeiten der Maschinen waren bis zu 90 % zu verringern.

– Es sollte eine exakte Reproduzierbarkeit insbesondere für kleine Losgrößen erreicht werden.

– Das System sollte bedienerfreundlich und leicht verständlich mit aus der Werkstückzeichnung oder direkt aus einem CAD-System übernommenen Stützpunkten zu programmieren sein, um dann mittels Interpolation die Verfahrwege zu bestimmen.

– Zeitgleiches Bearbeiten und Programmieren waren gefordert wie auch die Anbindung an die AV.

– Einfache Eingabeüberwachung für den Anwender durch Ablaufsimulation.

– Zusätzliches Werkstückhandling oder andere Aufgabenstellungen sollten in das Steuerungssystem integrierbar sein.

Die Wuppertaler fanden dazu die CNC Andronic-400 mit dem Sercos-Antriebsinterface der Andron GmbH aus Wasserburg. Das Sercos Interface hatte dabei gleichermaßen die Kombinierbarkeit unterschiedlichster digitaler Antriebe – wie die international eingeführte analoge +/-10-V-Antriebsschnittstelle – mit unterschiedlichen Steuerungen zum Ziel. Die gesamte Signalverarbeitung erfolgte mittels eines einzigen Mikrocontrollers. Im Gegensatz zum analogen Antrieb kann der Antriebscontroller auch Feininterpolation und Lageregelung ohne Mehrkosten erledigen.

Unter diesen technologischen Vorzeichen entstand aus einer erfolgreichen Zusammenarbeit und den Vorgaben der Wuppertaler Maschinenfabrik die Berger-BG-CNC. Zu deren Leistungsdaten wie die digitale Rückmeldung aus den Antrieben an die CNC zur Anzeige oder Verarbeitung, der logischen Interpretation der Antriebsdaten auf die Steuerungsoberfläche oder auch der vollen Parametrierung der Sercos-Antriebsregler über die Nutzoberfläche der CNC wurden dann noch weitere Features entwickelt. Heute basiert die Steuerung auf einem PC Pentium III mit Windows 2000 als Betriebssystem.

Durch Sercos zugerüstet wurde auch die Versorgung von fünf interpolierenden Servoachsen in 1 ms. Das bedeutet technologisch, dass im Sercos-Ring bis zu 5000 Sollwerte pro Sekunde übertragen werden können. Die simultane Kaskadierung der Übertragungsringe ermöglicht, die in der Zeiteinheit versorgten Achsen zu verdoppeln oder zu verdreifachen. Damit sind bei Berger im Vorschub-Interpolationsmodus schleppfehlerfreie Vorschubgeschwindigkeiten über 25 m/min möglich. Eine Voraussetzung, um an Klingen eine optimale Oberflächengüte zu erzeugen.

Bei Berger wurden keine Kompromisse hinsichtlich des Maschinenaufbaues gemacht. Um eine optimale Umsetzung der in der Regel komplexen Werkstückkonturen zu gewährleisten, arbeiten die Wuppertaler mit zwei Querachsen für die horizontale Drehung und Zustellung des Werkstücks, einer Hauptverfahrachse und einer Schwenkachse. Dadurch wird in Verbindung mit dem ohnehin in stabiler Schrägbett-Bauweise konzipierten Schleiftisch zusätzlich eine noch höhere Systemstabilität erreicht. Geschäftsführer Andreas Groß verweist noch auf weitere Vorteile: „So brauchen die Maschinenbediener jetzt nur noch den Querschnitt der Klinge auf der Bedienoberfläche einzutragen. Die Verläufe und Winkel-Radien errechnet die Steuerung so optimal wie möglich durch die integrierten Interpolations-Funktionen.“

Bei seinen weniger komplexen Maschinen setzt Dr. Groß seit fünf Jahren auf Produkte von NUM Güttinger GmbH aus Ostfildern. In dieser Zeit hat er etwa 30 Maschinen mit der CNC-Steuerung NUM 1040 ausgestattet. Diese Maschinen haben meist bis zu drei unabhängige Achsen, wie zum Beispiel die Wellenschleifmaschine-Type WS oder die Rundmesserschleifmaschine RFS. In diesem Anwendungsbereich steht für die Maschinenfabrik Heinz Berger keine andere Steuerung zur Debatte. Neben dem guten Preis/Leistungs-Verhältnis hat die CNC bis heute weitere Pluspunkte gesammelt: „Die Betriebssicherheit ist sehr hoch, und in puncto Zuverlässigkeit sucht die Lösung ihresgleichen“, macht Andreas Groß deutlich.

Seit etwa zwei Jahren hat sich ein weiteres, positives Argument hinzugesellt: Die Steuerung wurde mit dem neuen Mensch-Maschine-Interface (MMI) aufgerüstet. Laut Geschäftsführer Groß ist das „eine wirklich runde Sache“. Mit einfach zu programmierenden Symbolen und Buttons lässt sich die Bedienoberfläche funktionsgerecht gestalten und für die jeweilige Anwendung anpassen. Dabei kommt sie ohne viel Text aus, was ihr gerade für den internationalen Einsatz sehr entgegenkommt – beim hohen Exportanteil von 80 % in alle Welt ist das eine wichtige Voraussetzung, denn die Übersetzungen in alle Sprachen wären zeitaufwendig und teuer. Trotz der geringen Bildschirmgröße ist die Informationsdichte hoch, erklärt Andreas Groß: „Auf Grund der grafischen Darstellung können Sie auf dem verwendeten 9″-Bildschirm viele Informationen unterbringen.“

Auch die Kommunikation zwischen SPS und CNC sei schön gelöst, die Basisprogrammierung der CNC einfach, und mit der MMI-Oberfläche werde auch der Endanwender beim Programmieren gut geführt. Die Inbetriebnahme geht schnell, und an die SPS lassen sich über Lichtwellenleiter auch zusätzliche Baugruppen aufsetzen.

Zehn Jahre nach Einführung der CNC-Steuerungen bei Berger baut die Firma heute ihre unterschiedlichen Modelle von CNC-Maschinen und -Anlagen mit unterschiedlichsten Geometrien von 1 bis 48 Achsen, von denen allerdings jeweils nur bis zu fünf Achsen abhängig voneinander arbeiten. Mit einer CNC werden bis zu 16 Achsen für in der Regel zwei Maschinen in vier parallelen Prozessen gesteuert. Durch die konsequente Weiterentwicklung der Anwender-Software bei Berger können heute auch Sondermaschinen als Prototyp für komplexe Schleifbearbeitungen mit komfortablen parametrierten CNC-Steuerungen ausgestattet werden. Dadurch wird zunehmend spezielles Expertenwissen im Bereich der Schneidwaren- und Werkzeugherstellung mit Maschinen realisiert.