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Grundstein für ein modernes Fertigungskonzept

Kollaboratives Messsystem von Alicona analysiert Verschleißverhalten
Grundstein für ein modernes Fertigungskonzept

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Der auf einem Roboterarm angebrachte Sensor misst die Kantenparameter der Wendeschneidplatte und in weiterer Folge die Oberflächengüte des Werkstücks Bild: Alicona
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Element Six, Hersteller von Hochleistungswerkstoffen, hat einen neuen PCBN-Schneidstoff entwickelt. Ein Schwerpunkt während der Testphase war die Einführung von automatisierten Testreihen. Das und die Möglichkeit, Werkzeug und Werkstück direkt in der Maschine messen zu können, hat dazu beigetragen, die anvisierte Leistungssteigerung zu erreichen.

Bearbeitungsgeschwindigkeiten von 300 m/min, kalkulierbares Verschleißverhalten und eine bis zu 50 % höhere Standzeit bei der Bearbeitung von gehärtetem Stahl – das sind die Vorteile, die Element Six mit der neuesten PCBN-Generation seinen Kunden aus der Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrtindustrie sowie dem Maschinenbau zusichert.

Eine der Variablen, die zur Entwicklung des neuen Werkstoffes beigetragen haben, war der Einsatz von hochgenauer, automatisierter Messtechnik von Alicona (Halle 5, Stand 5406). Das Unternehmen nutzt Alicona-Messsysteme unter anderem zur Analyse von Werkzeugverschleißformen und Verschleißverhalten während unterschiedlicher Bearbeitungsbedingungen.

Ein Herzstück der Testphase zum neuen PCBN-Schneidstoff war die Implementierung von automatisierten Testreihen, die Element Six mit dem kollaborativen Messsystem Compactcobot umgesetzt hat. Werkzeug und Werkstück werden vollautomatisch direkt in der Drehmaschine gemessen.

Bei der Entwicklung des Schneidstoffes lag der Fokus auf der Messung von Freiflächenverschleiß, Kolkverschleiß und Flankenverschleiß. Die Möglichkeit, Testreihen mit dem Compactcobot zu automatisieren, hat dazu beigetragen, die neue PCBN-Technologie in höchstmöglicher Effizienz produktreif zu machen.

„Die Produktivität von Testreihen hängt stark von der Datenmenge ab, die mit einem Messsystem gewonnen werden können. Üblicherweise ist das limitiert auf die manuelle Nutzung eines Messsystems durch einen Bediener“, erklärt Wayne Leahy, Leiter des Fachbereichs Schneiden und Schleifen. „Automatisierte Messreihen erhöhen die Menge an verfügbaren Daten um ein Vielfaches, und genau deswegen haben wir den Compactcobot gekauft“, so Leahy weiter. Die Kombination von großer Datenmenge und hoher Messpunktdichte der Messungen habe für den Durchbruch bei der Optimierung von Purecut gesorgt.

Wesentlicher Teil des Kerngeschäfts von Element Six ist auch die Entwicklung und Implementierung von ganzheitlichen Fertigungsstrategien in der Zerspanungstechnik. Ziel ist die Kommunikation und Vernetzung von Produktionssystemen, Maschinen und Messtechnik. Der Experte im Bereich Hochleistungswerkstoffe ist sehr genau bei der Wahl seiner Partner. Sie spielen eine wesentliche Rolle, die vollautomatisierte Fertigung mit M2M-Kommunikation mittelfristig umsetzen zu können.

Das gilt auch und besonders für Partner in der Messtechnik. Produktionstauglichkeit, Automatisierung und Anbindungsmöglichkeiten an bestehende Produktions- und Qualitätsmanagementsysteme sind Grundvoraussetzungen, die Fertigungsmesssysteme für die Qualitätssicherung mitbringen müssen.

Der Compactcobot ermöglicht diese Einbindung und Vernetzung in mehrerer Hinsicht. Zum einen ist das optische kollaborative Messsystem basierend auf der Technologie der Fokus-Variation so robust, dass auch in der Produktionslinie hochauflösende Messungen in hoher Messgeschwindigkeit wiederholgenau gewonnen werden. Automatisierte und damit mannlose Messungen werden durch das Softwareinterface Automationmanager umgesetzt. Zum anderen verfügt der Cobot über Schnittstellen wie TCP/IP, Modbus/TCP oder Anybus und kann somit an bestehende Produktionssysteme angebunden werden. Diese Integration ermöglicht in weiterer Folge die Kommunikation zwischen den einzelnen Maschinen und liefert so einen Beitrag zur Umsetzung von selbststeuernder, sich selbst korrigierender Produktion.

Messungen ohne Ausspannen der Bauteile

Mit der Einführung der automatisierten Test- und Messprozesse mit dem Compactcobot legt Element Six den Grundstein für dieses moderne Fertigungskonzept. Sowohl das Werkzeug, eine Wendeschneidplatte, als auch das Werkstück werden automatisch direkt in der Drehmaschine gemessen.

„Eine zentrale Steuerung startet den Testprozess. An einem definierten Punkt stoppt die Drehmaschine, die Tür öffnet sich und ein weiteres Signal setzt den Cobot in Gang“, erklärt Leahy. „Der Roboterarm mit 3D-Messsensor wird automatisch in die Werkzeugmaschine manipuliert und misst zuerst vordefinierte Schneidkantenparameter der Wendeschneidplatte. Dann fährt der Sensor weiter zum Werkstück und misst die Rauheit, wodurch wir die Oberflächengüte verifizieren. Danach kommt der Roboterarm zurück in die Ausgangsposition. Sämtliche Messungen erfolgen ohne Ausspannen der Bauteile.“

Der nächste Schritt, der in Planung ist, ist die automatische Korrektur von Maschinenparametern auf der Basis der Messergebnisse. „Der Cobot gibt Messwerte beziehungseise ein OK/nicht-OK-Signal an die Drehmaschine weiter. Wenn das Werkzeug nicht den vorgegebenen Toleranzen entspricht, ändert die Drehmaschine gewisse Maschinenparameter automatisch. So wird das Erstteil bereits als Gutteil produziert“, so Leahy.

Es gibt einen weiteren Aspekt, der entscheidend bei der Umsetzung von ganzheitlichen Fertigungsstrategien mit automatisierter Messtechnik ist. Messsysteme müssen einfach und ohne Programmierkenntnisse bedienbar sein. Alicona erfüllt diese Bedingung. „Es dauerte in etwa einen Tag, einen Bediener auf den Cobot einzuschulen“ sagt Leahy. „Die Handhabung und Benutzerführung ist extrem einfach und intuitiv aufgebaut.“ ■


Die Autorin

Astrid Krenn

Head of Marketing & Communication

Alicona

www.alicona.com



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