Meßprotokoll inbegriffen

M. Schwarz und C. Tiemann, Osnabrück

Weil zahlreiche Fertigungsbetriebe zudem auf Eingangskontrollen verzichten, müssen Werkzeugschleifer die Werkzeuge auf geeigneten Meßmaschinen messen und die Meßergebnisse protokollieren. Ein Lohnschleifer arbeitet deshalb jetzt mit einer optischen Meßmaschine Helicheck.

Fertigungsbetriebe benötigen zunehmend Werkzeuge, die mit Toleranzen von einem oder weniger hundertstel Millimeter geschliffen sind. Gründe dafür sind die Genauigkeiten an den bearbeiteten Werkstücken, die nur mit exakt geschliffenen Werkzeugen einzuhalten sind. Bild 1 zeigt als Beispiel einen Abwälzfräser für Zahnräder. Er war mit Toleranzen kleiner 0,03 mm an den Zähnen bzw. kleiner 0,02 mm im Rundlauf zu schleifen.

Darüber hinaus wird zunehmend bei hohen Schnittgeschwindigkeiten – HSC-Fräsen- bearbeitet. Nur durch exaktes Produktions- und Nachschleifen der Werkzeuge mit Toleranzen im Bereich von ein bis drei hundertstel Millimeter ist die dafür erforderliche hohe Rundlaufgüte zu gewährleisten. Um das Einhalten der Genauigkeit jedes einzelnen Werkzeuges zu dokumentieren – im Zusammenhang mit der Zertifizierung nach DIN ISO 9000 ff. zwingend vorgesehen – müssen Werkzeugschleifer die geschliffenen Werkzeuge messen und ein Meßprotokoll erstellen. Die Werkzeugschleiferei, C. Tiemann Sägetechnik in Osnabrück setzt hierfür die Meßmaschine Helicheck in Verbindung mit der CNC-Werkzeugschleifmaschine Helitronic Power ein.

Ursprünglich war das 1972 gegründete Unternehmen auf das Schleifen von Sägeblättern spezialisiert. Bereits 1975 hatte man begonnen, alle in der Metall- und Holzbearbeitung, benötigten Zerspanungswerkzeuge nachzuschleifen. Durch die heute zunehmende Spezialisierung auf das Produktions- und Nachschleifen verwickelter, schwieriger Werkzeuggeometrien sichert der heute auf über 40 Mitarbeiter gewachsene Werkzeugschleifer seine Wettbewerbsfähigkeit gegen Kleinstunternehmen und Werkzeugschleifer in sogenannten Niedriglohnländern.

Dies war auch ein Grund dafür, bereits seit 1989 mit mehrachsigen CNC-Werkzeugschleifmaschinen zu arbeiten. Heute können die Werkzeugschleifer auf fundierte Erfahrungen mit der CNC-Technik beim Schleifen komplexer Zerspanungswerkzeuge für die Metall- und Holzbearbeitung zurückgreifen. Inzwischen verfügt man über mehrere vier-, fünf- und sechsachsige CNC-Schleifmaschinen. Hierzu gehören auch drei der in Bild 4 gezeigten CNC-Werkzeugschleifmaschinen Helitronic Power (18 kW Antriebsleistung, 10 Nm Drehmoment an der Schleifspindel, Arbeitsbereich 470 mm in der X-, 320 mm in der Y- und 670 mm in der Z-Richtung). Vorteile haben diese Maschinen für die Werkzeugschleifer vor allem wegen der vorprogrammierten Softwareroutinen zum Produktions- und Nachschleifen zahlreicher auch schwieriger Werkzeuggeometrien. Hierzu gehören beispielsweise Torus- und Radienfräser, konische Fräser und spiralisierte, konische Stufenbohrer, aber auch Holzbearbeitungswerkzeuge, u. a. sogenannte Dualschnittfräser zum Fräsen und Säumen furnierter Holzplatten. Ein weiterer Vorteil dieser CNC-Werkzeugschleifmaschine ist die CNC-Steuerung HMC 500. Im Klartext führt sie den Programmierer mit Hilfe verständlicher, einfacher Bildschirmdialoge durch den Programmierzyklus. Innerhalb weniger Minuten kann der Maschinenbediener durch Aufrufen der vorprogrammierten Schleifzyklen und Eingaben einiger Parameter die Werkzeugschleifmaschine programmieren. Weil der Arbeitsraum der CNC-Schleifmaschine durch die halbrunde Bauweise mit großen, leicht zu öffnenden Sichtfenstern gut zugänglich ist, benötigt er zum Einrichten ebenfalls nur wenige Minuten. In Osnabrück ist eine der drei CNC-Wekzeugschleifmaschinen zudem mit einem automatischen Lader ausgerüstet. Das ermöglicht unbeaufsichtigtes, automatisiertes Schleifen von Werkzeugen in kleinen und mittleren Serien. Auch bei dem hier verwirklichten zweischichtigen Betrieb über fünf Tage und einer zusätzlichen Schicht arbeiten die CNC-Werkzeugschleifmaschinen Helitronic Power zuverlässig mit Verfügbarkeiten von über 90 Prozent. Mit dem in Ausnahmefällen erforderlichen Service sind die Werkzeugschleifer hinsichtlich der Termintreue und der Sachkenntnis der Servicemitarbeiter sehr zufrieden.

Inzwischen fordern immer mehr Abnehmer des Lohnschleifers – insbesondere auch im Zusammenhang mit der Zertifizierung nach DIN ISO 9000 ff. – eine umfassende Dokumentation zu den nachgeschliffenen Werkzeugen, z. B. auch für den Abwälzfräser (Bild 1). Deshalb hat man die in Bild 5 gezeigte, in vier Achsen numerisch gesteuerte Meßmaschine Helicheck beschafft. Die Gründe für die Wahl dieser Meßmaschine waren zahlreich. Wesentlich war, daß die Meßmaschine mit der gleichen CNC-Steuerung HMC 500 wie die CNC-Werkzeugschleifmaschine ausgerüstet ist. Das vereinfacht erheblich das Programmieren der Meßzyklen. Die Software der Meßmaschine ist auf die CNC-Werkzeugschleifmaschinen Helitronic Power exakt abgestimmt. Zum Messen eines geschliffenen Werkzeugs übernimmt man die NC-Programme der CNC-Werkzeugschleifmaschine direkt in die Steuerung der Meßmaschine Helicheck. Dies kann über Datenträger oder über eine direkte DNC-Vernetzung geschehen. Nach dem Auswählen der zu messenden Geometrien im Dialog über Tastatur und Bildschirm erstellt die Steuerung automatisch das Meßprogramm.

Zwei Videokameras zeichnen die Umfangs- und Stirngeometrien der zu messenden Werkzeuge auf. Diese können vergrößert auf dem Bildschirm der Steuerung und dem eines angeschlossenen Personalcomputers angezeigt werden (Bild 2). Berührungslos mißt die Meßmaschine sämtliche programmierten Parameter an Stirn und Umfang des Werkzeuges und zeigt die Ergebnisse auf dem Bildschirm. Anschließend kann man die Meßergebnisse als Protokoll drucken. Darüber hinaus können die Werkzeugschleifer der Forderung des Abnehmers entsprechen, jedes geschliffene Werkzeug mit den tatsächlichen Abmessungen zu kennzeichnen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Meßmaschine Helicheck ist die Möglichkeit, sie direkt über Glasfaserkabel mit der CNC-Werkzeugschleifmaschine Helitronic Power zu vernetzen. Diese Option nutzen die Werkzeugschleifer zum Nachsteuern der Werkzeugschleifmaschine. Jedes geschliffene Werkzeug wird unmittelbar nach dem Schleifen gemessen. Aus den gemessenen Abweichungen von der Sollgeometrie und den sich daraus ergebenden Trends errechnet die Steuerung der Meßmaschine automatisch Korrekturdaten für die CNC-Steuerung an der Werkzeugschleifmaschine. Diese werden über die Datenleitungen übertragen und beim Schleifen der folgenden Werkzeuge berücksichtigt. Damit können die Werkzeugschleifer gewährleisten, daß auch beim Schleifen in mittleren Serien alle Werkzeuge die geforderten Toleranzen unabhängig vom Verschleiß der Schleifscheiben und von Einflüssen aus der CNC-Werkzeugschleifmaschine einhalten. Die Prozeßsicherheit beim Produktions- und Nachschleifen von Werkzeugen wird damit wesentlich erhöht.

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