Gewinde messen leicht gemacht

Hersteller von Gewindebohrern, Verzahnungswerkzeugen und Abwälzfräsern müssen für ihre Kunden hochwertige Produkte fertigen und deren Qualität nachweisen. Dafür sind zum einen präzise Schleifmaschinen notwendig, die produktiv und zuverlässig ihren Dienst verrichten. Zum anderen werden Messmaschinen benötigt, mit denen sich die hohe Qualität einfach nachweisen lässt. Je nach Art, Größe und Anzahl der benötigten Gewindewerkzeuge bietet der Markt verschiedene Schleifmaschinen. Die Auswahl von Messmaschinen für Gewindewerkzeuge nimmt sich demgegenüber sehr gering aus. Bis vor Kurzem gab es lediglich einen Anbieter, wie Norbert Schmitz, Geschäftsführer der SMS Maschinenbau GmbH, erläutert. Mit seinem Unternehmen, das auf Produktion und Retrofit von Gewindeschleifmaschinen spezialisiert ist, gibt es inzwischen einen weiteren Hersteller solch spezieller Gewindemessmaschinen. Schmitz erklärt, wie es dazu kam: „Verschiedene Kunden haben uns angesprochen, ob wir nicht eine Messmaschine für Gewindebohrer entwickeln können, die kompakt und einfach zu bedienen ist. Da wir als mittelständisches Unternehmen darauf ausgerichtet sind, die Wünsche unserer Kunden weitgehend zu erfüllen, haben wir das Thema diskutiert und uns entschieden, ein solches Gerät zu entwickeln.“

Erste technische Überlegungen stellte Michael Zetsche, Leiter Steuerungstechnik, im Januar 2007 an. Wenig später wurde die Ausarbeitung erster mechanischer Konzepte an Markus Oehrle im Rahmen einer Diplomarbeit vergeben. Inzwischen hat der junge Maschinenbauingenieur – jetzt festangestellter Konstrukteur bei SMS – gemeinsam mit Michael Zetsche einen Prototypen auf den Markt gebracht. Seit Ende 2008 gibt es eine marktfähige Version der Gewindewerkzeug-Messmaschine mit Namen SM50, die bereits verkauft ist.

Die Maschine ist mit drei Achsen ausgestattet und kann von M3 bis M80 auf eine Länge von 50 mm alle Gewindegrößen messen. Die Werkzeuge können zwischen 30 mm und 300 mm lang sein und werden mit universellen Spitzeneinsätzen quer eingespannt. Die Messmaschine ist einfach, übersichtlich und schnell zu bedienen. Derzeit sind zwei Achsen für Messaufgaben ausgelegt, während mit der dritten das Werkstück angefahren wird. Wichtige Daten wie Hinterschliff am Außendurchmesser und Hinterschliff an der Flanke erfasst das Gerät mit einem Taster in Sekundenschnelle, wertet diese aus und überträgt das Ergebnis via der Steuerung Sinumerik 840D sl der Firma Siemens auf den Bildschirm und über den Drucker auf ein Messprotokoll. Michael Zetsche ergänzt: „Selbst branchenfremde Maschinenbediener können in kurzer Zeit mit der Messmaschine SM50 umgehen und nach Einweisung die ausgewiesenen Ergebnisse fehlerfrei ablesen.“

Als eine wichtige Vorgabe für die Konstruktion der Messmaschine nennt Zetsche die Verwendung von Standardhard- und -software: „Die komplette Messtechnik, Kabel, Schnittstellen sowie das gesamte Antriebs- und Steuerungspaket von Siemens sind Standardkomponenten. Sollte mal etwas beschädigt werden, kann unsere Kunde einfach den Katalog aufschlagen und die entsprechenden Teile bestellen oder über uns eine kostengünstige Reparatur einleiten.“ Den gleichen Weg haben die Albstädter bei der Software eingeschlagen. Sie bewegten sich bei der Programmierung immer auf dem Siemens-Standardpfad, wie Zetsche betont: „Dadurch war zwar der Programmierungsaufwand für uns sehr komplex. Der Kunde spürt jedoch nichts davon und hat stets die Sicherheit, dass er im Falle eines Softwareproblems die Maschine einfach wieder auf die OEM-Stufe 0 setzen, danach seine individuellen Programme aufspielen und sofort damit arbeiten kann.“

Für die einfache und übersichtliche Bedienung der SM50 sorgt neben dem mechanischen Aufbau die integrierte CNC-Steuerung Sinumerik 840D sl mit WinCC (Windows Control Center) als Bedien- und Beobachtungssystem. Mit den WinCC-Standards lassen sich für jeden Einsatzzweck individuell projektierte Bedienoberflächen erstellen. Die Software stellt hierfür einen Grafikeditor und eine Auswahl von Standardobjekten zur Verfügung, wie diverse Grafikobjekte, Buttons, Eingabe- und Ausgabefelder sowie Textlisten und konfigurierbare ActiveX-Controls. Die Standardobjekte können um anwenderspezifische Objekte erweitert werden, was dem Anwender eine sichere Prozessführung ermöglicht. Dabei ist WinCC sowohl für Einzelplatzanwendungen als auch für komplexe Mehrplatzlösungen (selbst mit mehreren Servern) geeignet.

Ein weiterer Pluspunkt der verwendeten Steuerungselemente und Antriebe von Siemens: Sie bauen ebenso kompakt wie die mechanische Konstruktion der neuen Gewindemessmaschine. Dadurch findet die SM50 in fast jeder Fertigungsinsel direkt neben den Gewindeschleifmaschinen Platz, was die Prozessanbindung und eine regelmäßige Prüfung der hergestellten Werkzeuge deutlich erleichtert.

Die SM50 kann grundsätzlich mit jeder Gewindeschleifmaschine kombiniert werden. Dabei sind Fehlmessungen kaum möglich, da der Bediener via Software immer darauf aufmerksam gemacht wird, ob die richtigen Maße für den jeweiligen Gewindebohrer aufgerufen sind. Dabei lassen sich alle relevanten Daten via Netzwerk oder USB-Stick übertragen und austauschen. Besonders komfortabel funktioniert dies, wenn auch die Schleifmaschinen mit einer Siemens-Steuerung wie Sinumerik 840D ausgestattet sind. Michael Zetsche erläutert: „Der Bediener muss in die Messmaschine nichts mehr eintippen. Alle Daten lassen sich direkt einspeisen, wodurch der Messvorgang noch sicherer und schneller funktioniert. Nach unserer Erfahrung lässt sich auf der SM50 – je nach Werkstück – um bis zu dreimal schneller messen als mit vergleichbaren Messmaschinen.“

Mit einer Reihe von CNC-Gewindeschleifmaschinen der SMS Maschinenbau sind alle Vorteile der SM50 nutzbar. Die entsprechenden Schleifmaschinen sind ebenso mit der Kombination aus Sinumerik 840D und WinCC ausgestattet wie die Messmaschine. „Wir sind als Spezialist für das Retrofit von Gewindeschleifmaschinen bekannt und bauen seit vier Jahren mit der SG500 auch eine neue Gewindeschleifmaschine. Diese statten wir durchgängig mit Sinumerik 840D und WinCC aus. Nicht zuletzt die positiven Erfahrungen in punkto Qualität, Zuverlässigkeit und Marktakzeptanz haben uns die Entscheidung leicht gemacht, unsere Messmaschine ebenfalls mit Siemens-Technik zu bestücken“, erklärt Geschäftsführer Norbert Schmitz und ergänzt: „Wir liefern unsere Maschinen weltweit aus und brauchen Partner, die in Deutschland ebenso anerkannt sind wie in Asien oder Amerika. Mit Siemens liegen wir überall richtig.“

Dementsprechend flexibel ist auch die Benutzeroberfläche von WinCC konzipiert. Sie lässt sich in der europäischen Version zwischen Deutsch, Englisch, Französisch, Spanisch und Italienisch umschalten. Eine eigene Asienvariante erlaubt die Projektierung in Chinesisch, Taiwanesisch, Japanisch und Koreanisch. Und damit nicht genug. Insgesamt werden bis zu 34 verschiedene Sprachen unterstützt.

Volker Wiedmann Siemens AG, Industry Automation & Drive Technologies, Stuttgart

Die SMS Maschinenbau GmbH aus dem schwäbischen Albstadt-Tailfingen wurde von den Geschäftsführern Caslav Oplanic und Norbert Schmitz 1995 gegründet. 2008 erwirtschaftete das Unternehmen mit rund 65 Mitarbeitern etwa 15 Mio. Euro Umsatz; davon etwa 40 % in Deutschland, 30 % im restlichen Europa und 30 % auf anderen Kontinenten. Den Hauptumsatz generiert SMS durch das Retrofit von hochwertigen Schleifmaschinen der Firmen Reishauer und Klingelnberg. Seit 2004 baut das Unternehmen darüber h naus Neumaschinen. Die Messmaschine SM50 für Gewindebohrer ergänzt seit 2008 das Produktprogramm.

CNC-Steuerungen müssen die Bearbeitungstechnologien der WZM-Hersteller auch unter den Aspekten Flexibilität, Bedienung und Energieeffizienz in ausreichendem Maße unterstützen. Mit standardisierten Softwaretools wie WinCC lassen sich beliebig viele benutzergerechte Oberflächen schaffen. Doch in erster Linie, das sollte nie vergessen werden, kommt es auf eine hochproduktive Maschine an, die die Teile in der geforderten Qualität herstellt.