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Werkstückvermessung in Drehzentren: Zuverlässig bei widrigen Bedingungen

Werkstückvermessung in Drehzentren
Zuverlässig messen bei widrigen Bedingungen

Späneflug, Kühlschmiermittel und Vibrationen – Werkstücke für die Automobilindustrie automatisiert im Bearbeitungsraum von Drehzentren zu messen, ist anspruchsvoll. Der Drehmaschinenhersteller Schuster nutzt dafür Messtaster und das Know-how von Blum-Novotest.

Das Messen im Arbeitsraum ist ein integraler Bestandteil der Bearbeitungsprozesse der Drehbearbeitungszentren von Schuster Maschinenbau mit Sitz in Denklingen südlich von Landsberg am Lech. Die Maschinen arbeiten immer mit einer vertikal stehenden Werkstückspindel, je nach Aufgabe kommen Hauptspindel, Gegenspindel oder ein Mittendrehaggregat zum Einsatz. Je Arbeitsraum werden bis zu zwei Revolver oder auch Fräs- sowie Schleifaggregate eingesetzt, sodass Dreh-, Fräs- und Schleifbearbeitung in einer Aufspannung durchgeführt werden können.

Gemeinsam ist allen Maschinen von Schuster die Optimierung auf die Großserienfertigung. Die Maschinen sind dafür gebaut, rund um die Uhr in sehr hoher Taktzahl zu produzieren. Die Anwender finden sich vor allem im Automotive-Bereich. Sie fertigen mit Hilfe der Drehbearbeitungszentren Getriebewellen, Nocken- und Ausgleichswellen, aber auch komplexe Motorwellen für Elektroantriebe. Meist werden die Wellen in mehreren miteinander verketteten Stationen bearbeitet, die an Beginn und Ende der Linie manuell be- und entladen werden. „In vielen Produktionsprozessen wird ein Durchmesser zunächst mit Aufmaß vorbearbeitet und dann auf Endmaß geschliffen oder gedreht. Dazu ist es erforderlich, zwischen den beiden Schritten den aktuellen Durchmesser automatisiert zu messen und den Schleif- beziehungsweise Drehvorgang entsprechend anzupassen“, erklärt Christian Moser, Projektleiter von Schuster Maschinenbau. „Um nicht etwaige Rundlauffehler oder den Temperaturgang der Maschine mitzumessen, ist hier eine Zweipunktmessung – ähnlich wie bei einer Bügelmessschraube – notwendig.“

Moser setzte sich mit dieser nicht alltäglichen Anforderung mit Uwe Fischer vom Messtechnikspezialisten Blum-Novotest in Verbindung. Mit Blum verbindet Schuster eine jahrelange Zusammenarbeit. In den Drehmaschinen des Herstellers wurden – je nach Kundenanforderung – schon diverse Messtaster von Blum und Lasermessgeräte installiert. Moser: „Früher hatten wir meist Messtaster mit Infrarot-Übertragung im Einsatz, heute sind die Taster in unseren Maschinen überwiegend per Funk mit der Steuerung verbunden. Diese lassen sich einfacher in die Maschinen integrieren, da keine Sichtverbindung zwischen Messtaster und Empfänger erforderlich ist.“

Da viele Schuster-Anlagen nicht mit einer Y-Achse ausgestattet sind, entfällt die Möglichkeit, das Werkstück mit einem Standard-Tasteinsatz vorn und hinten an zwei Punkten anzutasten, um den aktuellen Durchmesser zu erfassen. Es musste also eine andere Lösung gefunden werden. Blum präsentierte diese in Form des Messtasters TC61 und eines speziell entwickelten Tasteinsatzes.

„Das Besondere am TC61 ist das in zwei Achsen geführte, bidirektionale Messwerk. Im Gegensatz zu sonst typischen Messtastern können dadurch nicht nur drückende, sondern auch ziehende Messungen hochpräzise durchführt werden. Zudem erfolgt die Schaltsignalgenerierung per Abschattung einer Miniaturlichtschranke im Inneren des Messtasters, was ihn verschleißfrei und somit sehr langlebig macht,“ erklärt Fischer. Dieses außergewöhnliche Messwerk macht es möglich, den TC61 mit relativ schweren Tasteinsätzen – in diesem Fall einem Messbügel – auszustatten.

Soll nun wie bei Schuster Maschinenbau der Durchmesser einer Welle erfasst werden, lässt sich dies ganz einfach per Zweipunktmessung durchführen. Dazu wird der sich im Revolver befindende TC61 horizontal eingeschwenkt und über die X-Achse je eine Messbewegung ziehend und drückend durchgeführt. Zusätzlich wird in manchen Anlagen eine Tastkugel am äußersten Ende des Bügels angebracht, um beispielsweise Längen, Nullpunkte oder Stufen messen zu können. Die Messbügel bietet Blum ab 35 mm maximalem Messdurchmesser in diversen Abstufungen bis 73 mm an. Bis 50 mm Nenndurchmesser bestehen die Bügel aus Stahl, die größeren Versionen dann aus Aluminium, um die Kräfte auf das Messwerk nicht zu groß werden zu lassen.

Hochpräzise Glasmaßstäbe für die präzise Taster-Positionierung

„Das Messen des Durchmessers beim Aufmaßschleifen ist die Voraussetzung für die Einhaltung der wirklich engen Toleranzen“, berichtet Moser. „Wir setzen an den X-Achsen hochpräzise Glasmaßstäbe ein, um den Taster möglichst präzise positionieren zu können. Die Messungen werden in der Aufwärmphase der Maschinen öfter vorgenommen. Sobald sich die Temperaturen stabilisiert haben, wird seltener gemessen – auch so lassen sich die Taktzeiten insgesamt kurz halten. Die Zweipunktmessung lässt sich sehr schnell durchführen und wir erreichen eine Wiederholgenauigkeit auf der Maschine von 1,5 bis 2 Mikrometer.“

Die Messungen mit dem Blum-Taster ermöglichen die Kompensation des Temperaturgangs ebenso wie der unvermeidbaren Abnutzung der Schleifscheibe. „In der Serienfertigung darf es keinen Ausschuss geben“, unterstreicht Moser, „da muss jeder Bearbeitungsvorgang über Monate und Jahre und Tausende von Werkstücken in der Toleranz bleiben. Das lässt sich nur mit laufender, prozessbegleitender Messung erreichen.“

Der Messtaster bekommt Späne und Schleifstaub ab

Dabei wird der Messtaster im Bearbeitungsraum nicht geschont. Während der Bearbeitung beträgt der Kühlmitteldruck bis zu 60 bar – dieser Strahl trifft indirekt auch den Messtaster im Revolver gegenüber. „Wir nehmen keine Rücksicht auf den Taster“, sagt Moser. „Auch Späne und Schleifstaub bekommt der Messtaster ab, das ist in Drehzentren einfach anders als in Fräszentren, in denen die ungenutzten Werkzeuge sicher im Werkzeugmagazin untergebracht sind.“

Auch die Bewegung des Revolvers selbst, der bei jeder Positionierung des Werkzeugs in einer Verzahnung fixiert wird, erzeugt nicht unerhebliche Schläge auf den gesamten Revolver und damit auch auf den Messtaster. Das verkraftet der Blum-Taster jedoch problemlos. Moser: „Wir sind mit den Messtastern von Blum absolut zufrieden. Sie halten den widrigsten Bedingungen stand und erzeugen auch mit dem neu entwickelten Messbügel hochpräzise Messergebnisse. So fertigen unsere Kunden hochproduktiv bei gleichzeitig sehr geringen Ausschussquoten.“

Blum-Novotest GmbH

Kaufstraße 14
88287 Grünkraut
www.blum-novotest.com


Theo Drechsel

im Auftrag von
Blum-Novotest

www.blum-novotest.com


Webhinweis

Wie die ziehende/drückende Werkstückvermessung mit dem Messtaster TC51 auf einem Bearbeitungszentrum funktioniert, zeigt Blum in diesem Video:



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