Einzelteile fünfachsig in serie

Auf fünfachsigen Bearbeitungszentren von Grob fertigt der Formenbau von Color Metall Formeinsätze in einer automatisierten Anlage mit großem Palettenspeicher. Dazu werden die Werkzeuge per m&h Laser eingemessen und auf Werkzeugbruch kontrolliert.

Ständig steigender Termindruck und die Notwendigkeit möglichst wirtschaftlich zu fertigen, haben den Formenbau der Firma Color Metal im badischen Heitersheim bewogen, in eine automatisierte Fertigungsanlage mit zwei fünfachsigen Bearbeitungszentren von Grob und eine große Palettenzuführung von Schuler zu investieren.

Die Firma Color Metal fertigt mit etwa 85 Mitarbeitern Spritzgießformen bis zu einer Größe von etwa 10 t für viele Anwendungsbereiche, wie Medizintechnik, Automobil, Haushaltsgeräte Sanitär und andere Bereiche. Auf der neuen, automatisierten Anlage werden Einzelstücke, wie Formaufbauten und Formeinsätze sozusagen in Serie gefertigt. Auf diese Weise können Stillstandszeiten vermieden werden und die teuren Maschinen arbeiten praktisch rund um die Uhr und über Wochenenden und Feiertage. Sowohl die Grob G550 als auch die Grob G350 sind mit Laser-Werkzeugmesssystemen von m&h und Messtastern von m&h ausgestattet.

Die Messtaster von m&h kennt man bei Color Metal bereits aus langjähriger Einsatzerfahrung. Schließlich hat man schon vor längerer Zeit begonnen, andere Fabrikate durch m&h-Taster zu ersetzen. Dazu bietet m&h sogenannte Chamäleon-Modelle an, bei denen per Schalter auf die Kommunikationssysteme anderer Hersteller umgestellt werden kann. So kann die vorhandene Empfangseinrichtung und Steuerungsverbindung anderer Systeme genutzt werden. Auch aufgrund guter Erfahrungen bei Reparaturen, bei denen innerhalb eines Tages ein Leihtaster zur Verfügung stand, hat man mittlerweile fast alle anderen Taster ausgetauscht.

Die m&h Messtaster kommunizieren mittels Infrarotsignalen mit der Steuerung. Dabei kommt die von m&h entwickelte HDR-Technologie zum Einsatz (High-Data-Rate), die über eine hohe Frequenz und mit festen Signalabfolgen dafür sorgt, dass keine Fremdeinflüsse oder Lichtreflexe zu Fehlsignalen mit ungewollten Fertigungsunterbrechungen führen können. Auffallendes Merkmal dieser Grob G550 und G350 Maschinen, mit horizontal angeordneter Arbeitsspindel, ist aber die Ausrüstung mit Laser-Toolsettern von m&h. Diese Toolsetter sind an den Maschinentisch montiert und machen jegliche Bewegungen des Arbeitstisches mit. Auch wenn die Laser-Toolsetter in der meist genutzten Arbeitsposition nach oben zeigend sitzen, sind sie doch permanentem Kühlmittelregen und Spänebeschuss ausgesetzt.

Das tut aber der Funktionstüchtigkeit der m&h Laser keinen Abbruch. Das Modell 35.65 wurde, nach Angaben von m&h, mit besonderem Augenmerk auf die Praxistauglichkeit in der Werkzeugmaschine entwickelt und weist dementsprechend einige Besonderheiten im Vergleich zu Wettbewerbsfabrikaten auf. Dazu gehört nicht nur das sichere Verschließen der Optik über einen Schieber, der auch bei abgestellter Pressluft geschlossen bleibt und so den Laser auch im abgestellten Zustand schützt. Um teure Sperrluft zu sparen, befindet sich die Optik des m&h-Lasers in einer Kammer, die sich beim Abschalten des Lasers hermetisch verschließt und mit Druckluft füllt. Beim Öffnen der Optik bläst dieser Überdruck von etwa 4 bar mit scharfem Luftstrahl nach außen und entfernt zuverlässig Schmutz oder Kühlmitteltropfen, die sich eventuell vor der Öffnung der Laseroptik abgelagert haben. Zusätzlich erfolgt das Messen der Werkzeuge unter Sperrluft, was ein Eindringen von Spänen oder Spritzern auch beim Messen mit hohen Umdrehungszahlen verhindert. Steffen Schniepper bestätigt: „Weder Öl, noch Mikrospäne oder Kühlmittelverharzungen beeinträchtigen die Funktionstüchtigkeit der m&h-Laser.“ Dabei kennt man bei Color Metal diese Probleme nur zu gut aus der Erfahrung mit anderen Fabrikaten. „Immer wieder hatten wir die Meldung: Laser nicht bereit.“ Von den m&h Laser-Toolsettern kennt man solche Stillstände nun nicht mehr. “Die m&h Laser funktionieren von Beginn an ohne Probleme.“

 

Weder Öl, noch Mikrospäne oder Kühlmittelverharzungen beeinträchtigen die Funktionstüchtigkeit der m&h-Laser. Um dann nachzusetzen: „… und genauer sind die auch.“ Um zu diesem Urteil zu kommen, wurden Vergleichsmessungen mit den unterschiedlichen Fabrikaten durchgeführt und die Streubilder verglichen. Während man mit anderen Lasern Messfehler bis zu 3 Zehntel registrierte, sind die m&h Laser ohne Fehl und Tadel. Auch im Handling und in der Anwendung werden die Laser von m&h sehr gelobt. „Die Zyklen sind leicht verständlich und sehr anwendungsfreundlich aufbereitet. Damit können wir viel mehr machen“, sagt Steffen Schniepper. Mit den Wettbewerbsfabrikaten konnte nur die Werkzeuglänge und der Radius gemessen werden. Probleme und Ungenauigkeiten traten auch auf, weil es schwierig war, die Mitte zu finden, also das Werkzeug genau im Fokuspunkt des Lasers zu messen. Mit der Ausrichtung des m&h-Lasers mittels Kalibrierstift und einer, im Laserkorpus eingearbeiteten Richtnut wird die genaue Ausrichtung auf den Fokuspunkt des Lasers gewährleistet. Zusammen mit der starken Fokussierung des Laserstrahls im Vergleich zu Wettbewerbsprodukten ergibt sich eine erhöhte Genauigkeit, die nicht zuletzt auch bei sehr kleinen Durchmessern der Werkzeuge deutlich bessere Ergebnisse bringt. Ganz offensichtlich hat m&h hier spürbare Erleichterung für die Bediener geschaffen und häufig auftretende Probleme beseitigt. Dies alles sind für Color Metal wichtige Kriterien, schließlich werden die Toolsetter sehr häufig aufgerufen und im automatisierten Betrieb eingesetzt.

„Wir messen Werkzeuglänge und Durchmesser, gespannt in der Arbeitsspindel“, erläutert Steffen Schniepper. Wichtiger für den Produktionsdurchlauf ist aber die Werkzeugbruchkontrolle. Nach jedem Bearbeitungszyklus wird kurz geprüft, ob die Schneiden noch da sind, wo sie sein sollten. „Bei Schaftfräsern prüfen wir jede Schneide auf Anwesenheit“, erläutert Steffen Schniepper. Sollte eine Schneide fehlen, wird die Palette ausgeschleust und nicht weiter bearbeitet. Das betreffende Werkzeug wird gesperrt und ein Schwesterwerkzeug aktiviert. Die Anlage arbeitet automatisch mit der nächsten Palette weiter.

Das spart jede Menge Geld und Zeit. Nicht nur, dass man die Werkzeugvoreinstellgeräte einspart. „Wenn früher ein Werkzeug früh im Bearbeitungsablauf gebrochen ist, hat das schon mal bis zu sieben Folgewerkzeuge gekostet, die dann aufgefahren sind“, schildert Steffen Schniepper die damalige Situation. „Jetzt haben wir Prozesssicherheit in der automatisierten Anlage und sparen sehr viele Werkzeuge.“ Nun kann der Mitarbeiter die Protokolle der Maschine durchsehen und die ausgeschleusten Paletten gezielt greifen, wo er früher mühsam jedes Werkstück genau prüfen musste, ob auch alle Bearbeitungen ausgeführt waren. „Das hat viel Zeit gekostet und wenn mal ein Bohrer im Loch steckte, weil der Pilotbohrer gebrochen war, hat das mindestens einen halben Tag Arbeit gekostet. Ein teures Unterfangen, vor allem bei Tieflochbohrern. Heute haben wir die Sicherheit, dass alle Geometrien drin sind. Wenn Fehler erst beim Zusammenbau entdeckt werden, wird es teuer und zeitintensiv.“ Die automatische Werkzeugbruchkontrolle spart den Mann, der die Paletten durch schauen muss. Ein wichtiges Argument, vor allem wenn es nicht nur um eine Nachtschicht, sondern um ein ganzes Wochenende automatisierter Arbeit geht.

Bei Color Metal wird auch die Wartungsfreundlichkeit der m&h-Laser hervorgehoben, weil man diese Laser viel seltener reinigen muss als andere Modelle. Das liegt nicht zuletzt am sicheren Schließmechanismus und der Sperrluft. Die Reinigung selbst geht mit wenigen Handgriffen vonstatten und ist, je nach eingesetztem Modell, schnell und einfach zu erledigen.

Bei Color Metal wird heute deutlich mehr gefräst als früher und, wo immer möglich, wird fertig gefräst. Es wird auch immer weniger poliert. Das trifft sogar für den Angusskanal und den Konus im Anspritzpunkt zu. Deshalb setzt man Fräser bis zu 0,4 mm Durchmesser ein. Der Hartfräser verlässt sich darauf, dass sein Kollege in der Weichfertigung auch alle Konturen korrekt bearbeitet hat. Damit dies auch wirklich so ist, wird mit der m&h-Software 3D-Form Inspect noch in der Aufspannung in der Maschine geprüft. Damit kann in wenigen Minuten ein Soll-Ist-Vergleich der gefrästen Konturen gegenüber der CAD-Vorlage durchgeführt werden. Die Maschinenbediener sehen sofort, ob das Werkstück toleranzhaltig ist oder nicht und können gegebenenfalls sofort und noch in gleicher Aufspannung nacharbeiten.

„Früher kam es schon mal vor, dass ein Teil beim Zusammenbau geklemmt hat“, schildert Steffen Schniepper die damalige Situation bei Color Metal. „Heute messen wir beim Hartfräsen jedes Teil bevor es von der Maschine geht. Außerdem verlangen die Kunden mehr und mehr Messprotokolle. Das ist damit auch erledigt. Wir sind mittlerweile richtige m&h-Fans.“