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Definierte Verrundungen an den Schneidkanten dienen der Prozesssicherheit bei der Zerspanung und sind ein gewichtiges Qualitätsmerkmal bei Zerspanungswerkzeugen. Dies bestätigt Volker Nötzel, Geschäftsführer beim Werkzeughersteller Schumacher Precision Tools. Seit mehr als 100 Jahren entwickelt und produziert Schumacher am Standort Remscheid Werkzeuge zum Fertigen von Innengewinden für die Industrie. Die Konstruktion und Fertigung haben die Ingenieure inzwischen vollständig digitalisiert. Hierbei werden vollparametrisierte Modelle zu Optimierungszwecken auch für FEM-Festkörper-Simulationen genutzt. In einem Express-Service können individuell konzipierte Werkzeuge als Einzelstücke oder in kleinen Serien mit digitalem Design innerhalb von rund 48 Stunden gefertigt werden.
Vollständig parametrisiert
Schumacher befasst sich zusammen mit dem Schwester-Unternehmen GAP Gesellschaft für angewandte Prozesslenkung seit mehr als 30 Jahren auf wissenschaftlicher Ebene intensiv mit Datenintegrations- und digitalen Lenkungsmethoden. Zu Beginn der Forschungen wurden mit einer CIM-Strategie alle produktions- und abwicklungsrelevanten Bereiche informationstechnisch miteinander verbunden. Bereits vor 20 Jahren wurden Deep-Learning-Ansätze aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz (KI) verfolgt und neuronale Netze zur Zustandsüberwachung von CNC-Bearbeitungszentren in Zusammenarbeit mit der RWTH Aachen eingesetzt.
Heute setzt Schumacher in der Produktentwicklung auf ein eigenentwickeltes, baukastenbasiertes Engineering. Der Baukasten umfasst die Module ToolDesign (TD) und ToolSimulation (TS), mit denen Zerspanungswerkzeuge digital durch Variantenkonstruktion entworfen und durch Festkörpersimulation FEM vor der Produktion im Einsatz simuliert und getestet werden. Entsprechend arbeitet das Engineering bei Schumacher mit vollparametrisierten Werkzeugmodellen. Bis zu 180 Parameter der automatisierten Variantenkonstruktion beschreiben jedes Werkzeug im 3D-Raum – bis hin zur Kantenverrundung.
Digitalisierter Werkzeugbaukasten
Der durchdigitalisierte Werkzeugbaukasten aus den Schumacher- und GAP-Entwicklungen bietet eine exzellente Basis für die intensive Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Zoller. Wie der Inhaber und Geschäftsführer von Schumacher und der GAP, Bernd Schniering berichtet, sind es insbesondere die persönlichen Kontakte zu Christoph Zoller, die den Entwicklungsingenieuren der beteiligten Unternehmen eine sehr vertrauensvolle Zusammenarbeit ermöglichen.
Schniering und Nötzel erachten die Expertise und die Kompetenz in Bezug auf das hochgenaue Messen aller relevanten Parameter an Werkzeugen bei Zoller als besonders hoch. Speziell unterstreichen sie, dass die Spezialisten in Pleidelsheim die Empfehlungen aus der messtechnischen Praxis aufnähmen. „Innerhalb kurzer Zeit optimieren sie danach ihre Messgeräte und Software“, führt Schniering aus.
Wie erwähnt, benötigen Zerspanungswerkzeughersteller seit vielen Jahren Werkzeuge mit spezifisch verrundeten Schneidkanten. Bei Schumacher in Remscheid besitzen die Prozessplaner daher entsprechende Fertigungseinrichtungen – zum Beispiel Gleitschleifanlagen. In der Folge verfügen sie über eine zertifizierte Qualitätssicherung mit Dokumentation der Schneidkantenparameter. Sie arbeiten dabei mit einem Inspektionsgerät mμFocus von Zoller.
Berührungslose Messung
„Nach ausführlichen Vergleichen der aktuell verfügbaren Messverfahren und Messgeräte waren wir überzeugt, dass das mμFocus von Zoller unseren reproduzierbaren Forderungen entspricht“, erläutert Nötzel. Es ist kompakt und robust. Somit eignet es sich zum Messen sowohl fertigungsbegleitend als auch im Rahmen der Endkontrolle. Es arbeitet berührungslos optisch mit Laserlicht und einem Messmikroskop. Der Messfleck misst nur 10 x 10 mm. Auch kleinste Konturen und Geometrien kann man 1 μm genau erfassen.
Zudem bewältigt das Inspektionsgerät problemlos komplexe Geometrien wie Schneidkanten und Gewindeflanken auf Schneidsegmenten an hochgedrallten Gewindebohrern. Durch seinen großen vertikalen Arbeits- beziehungsweise Stellbereich (Z-Achse) kann man mit dem System flexibel und wiederholgenau sehr kleine wie auch große Werkzeuge messen.
„Damit eignet sich mμFocus insbesondere bei Gewindewerkzeugen hervorragend zur durchgängigen Qualitätssicherung“, sagt Nötzel. „Dank der sehr kurzen Rüst- und Einstellzeiten können unsere Messtechniker beispielsweise beim Fertigen von Sonderwerkzeugen in kleinen Serien sämtliche Werkzeuge vollständig messen. Verrundungen mit konstruktiv vorgegebenen Dimensionsbereichen zwischen von 2 bis 5 μm lassen sich prozesssicher und wiederholgenau erfassen. Somit können wir gewährleisten, dass die gefertigten Gewindewerkzeuge genau den Vorgaben entsprechen.“ Die optische Messtechnik der Inspektionsgeräte mμFocus sei inzwischen unabdingbar, um Gewindewerkzeuge weiter zu optimieren.
Komfortable Bedienung
Das Messen der Oberflächen und der Schneidkante läuft vollständig automatisch. Dank der Software Pilot reichen wenige Tastendrucke auf dem großen Touchscreen aus, um Messdaten zu betrachten, auszuwerten und zu speichern. Farbige Grafiken zeigen die Oberflächen und die Konturen von Schneiden als 3D-Modelle. Zudem kann man in beliebig vielen Querschnitten über den Messbereich anhand einer 2D-Grafik die jeweilige Verrundung betrachten und mit einem eingeblendeten Kreisbogen vergleichen. Das vereinfacht und beschleunigt die Auswertung der Messdaten.
Schnelle Auswertung
„Allein schon die Abläufe beim Messgerät mμFocus von Zoller haben uns überzeugt“, bestätigt Norbert Cranz, Leiter der Qualitätssicherung bei Schumacher. „Sie sind deutlich einfacher, flexibler, schneller und komfortabler als bei anderen Messgeräten.“ Zudem ergaben sich aus der engen Zusammenarbeit mit dem Hersteller Zoller weitere Vorteile. „Zu Dokumentationszwecken benötigen wir individualisierte und standardisierte Formulare für unsere Qualitätssicherung. Die Spezialisten in Pleidelsheim haben hierfür unser Pflichtenheft vorbildlich abgebildet und flexibel realisiert“, berichtet Cranz.
Darüber hinaus ermöglicht die Software Pilot über standardisierte Schnittstellen, die Messergebnisse in weitere Software im Unternehmen, zum Beispiel ein ERP-System, zu übernehmen. Das vereinfacht und beschleunigt die Abläufe beim Dokumentieren der Messdaten erheblich.
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