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Freitag, 22. Februar 2019

Maschinenbau

Einheitliche Sprache für effiziente Zerspanung

Von Martin Ciupek | 27. September 2018 | Ausgabe 39

Auf der Branchenmesse AMB in Stuttgart wurden vorige Woche eine einheitliche Schnittstelle sowie einige technische Neuheiten vorgestellt.

AMB-BU
Foto: Sandvik Coromant

Überwacht: Dieser angetriebene Werkzeughalter ist vernetzt. Damit werden Schäden frühzeitig erkannt und Ausschuss vermieden.

Kaum ein mittelständischer Metallbearbeiter hat die Kapazitäten, Schnittstellen zur digitalen Vernetzung von Werkzeugmaschinen selbst zu programmieren. Der Wunsch nach einem einheitlichen Kommunikationsstandard ist daher groß. Deshalb hatte der Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken (VDW) bereits Anfang des Jahres eine entsprechende Initiative ins Leben gerufen.

Auf der Messe AMB war es nun so weit. Unter dem Namen Umati stellte die Branchenvereinigung erstmals Details zum auf dem Kommunikationsstandard OPC UA beruhenden Datenprotokoll für Werkzeugmaschinen vor. „Es geht darum, etwas zu schaffen, was die Computerindustrie längst hat“, machte Heinz-Jürgen Prokop, Vorstandsvorsitzender des VDW in Stuttgart deutlich. Er meint damit einen einfachen Geräteanschluss nach dem Vorbild einer USB-Verbindung mit entsprechender Datendurchgängigkeit. „Wir haben bisher über 100 Parameter in der Arbeitsgruppe abgestimmt und werden zum Ende des Jahres eine Spezifikation nach OPC UA vorlegen“, konkretisierte er.

„Wir“, das sind in dem Fall die Maschinenhersteller Chiron, DMG Mori, Emag, Grob, Heller, Liebherr Verzahntechnik und die United Grinding Group sowie die Steuerungshersteller Beckhoff, Bosch Rexroth, Fanuc, Heidenhain und Siemens. Darüber hinaus sind inzwischen GF Machining Solutions und Pfiffner als Anwendungspartner mit im Boot. In Stuttgart gab es bereits einige mit Umati ausgerüstete Maschinen. Diese wurden auf einem Hallenplan lokalisiert und mit ihrer Typenbezeichnung und dem jeweiligen Zustand angezeigt.

Zunächst sei es darum gegangen sich auf einheitliche Definitionen zu einigen. Prokop dazu: „Das war nicht einfach, da es teilweise bereits Eigenentwicklungen der Teilnehmer gab.“ Gleichzeitig drängt die Zeit. Denn mit MT-Connect gibt es bereits einen Standard, der in den USA sowie Asien genutzt wird. Der wurde von der Association for Manufacturing Technology (AMT), dem US-Pendant zum VDW, 2006 auf den Weg gebracht. „Die sind uns um einiges voraus“, räumte Alexander Broos, Leiter Forschung und Technik im VDW ein. Deshalb gebe es Kontakte zum Schwesterverband, um die in den USA schon vorhandenen Definitionen zu übernehmen.

In Sachen Internationalisierung hat der VDW bereits klare Pläne. Über den europäischen Werkzeugmaschinenverband Cecimo sollen auch Hersteller aus Italien und weiteren europäischen Ländern hinzugewonnen werden. Mit den Projektpartnern DMG Mori und Fanuc soll die Brücke nach Japan geschlagen werden. Auch die Einbindung der Chinesischen Industrie werde geprüft. Dem Chinesischen Branchenverband CMTBA sei es laut Prokop allerdings wichtig, dass keine Konkurrenz zwischen MT-Connect und dem VDW-Ansatz entstehe.

Auch Komponentenzulieferer und Werkzeughersteller wie Sandvik Coromant dürften den einheitlichen Ansatz befürworten. Der schwedische Schneidwerkzeugspezialist hat auf der AMB in Stuttgart eine Lösung zur vorausschauenden Instandhaltung seiner angetriebenen Werkzeughalter vorgestellt. Diese erfassen die tatsächlichen Maschinenstunden sowie die Belastungsparameter Drehzahl, Temperatur und Vibrationen. Laut Hersteller werden die Daten dazu länderspezifisch per MT-Connect oder OPC UA kommuniziert, um schließlich auf einem Internetbrowser visualisiert zu werden.

Ziel ist es, das Personal zeitnah auf den Wartungsbedarf der Werkzeughalter aufmerksam zu machen. Das ist deshalb wichtig, weil die Halter Einfluss auf die Prozesssicherheit haben und damit auf Ausschussraten, Nachbearbeitungsaufwand und Maschinenverfügbarkeit.

Das hat auch Spanntechnikhersteller Schunk erkannt. Er hat sein Hydrodehnspannfutter iTendo mit Sensorik, einer Funkeinheit und einem Akku ausgestattet. Im Fokus liegt dabei die Werkzeugüberwachung. Über Schwingungssensoren erkennt das System laut Hersteller unsaubere Oberflächen – sogenannte Rattermarken – bereits in der Entstehung in Echtzeit erfassen. Durch diese Information könne im laufenden Prozess direkt gegengesteuert werden. Auch Werkzeugbruch werde erkannt. Entwickelt wurde die Lösung zusammen mit Forschern von der TU Wien.

Friedrich Bleicher, Vorstand des Instituts für Fertigungstechnik (IFT) an der TU Wien, stellte dazu fest: „Die Technologie verbindet ein Höchstmaß an Prozesstransparenz mit den Potenzialen eine autonomen Prozessregelung.“ Dabei müsse der Anwender weder auf die Qualität noch auf die Leistungsfähigkeit bewährter Präzisionswerkzeughalter verzichten. Die Funktionsweise: Die Sendeeinheit funkt Daten an einen Empfänger im Maschinenraum, wo sie per Kabel zu einer Auswerte- und Regeleinheit übertragen werden. Ein Algorithmus ermittelt kontinuierlich, ob der Prozess stabil läuft. Sandvik Coromant und Schunk verdeutlichen damit auch, wie die Digitalisierung Geschäftsfelder verändert und neue Wettbewerber entstehen können. Beide Unternehmen wollen ihre Lösungen 2019 auf den Markt bringen.

Manche Idee erscheint durch die Vernetzung überhaupt erst wirtschaftlich umsetzbar. Das erlebt gerade Ceratizit mit seinem hochdynamischen Drehverfahren (HDT) und Wendeschneidplatten, mit denen alle bekannten Drehoptionen in einem Werkzeug vereint werden. Selbst für Fachleute klingt das unglaublich. Deutlich machte der Werkzeugspezialist die Funktionsweise in Stuttgart mit der Bearbeitung einer aufwendigen Schachfigur. Auf einer klassischen Drehmaschine wären dafür sechs Werkzeuge nötig.

Foto: Ceratizit

Abgedreht: Um 360 Grad lässt sich der Drehmeißel auf Dreh-Fräszentren schwenken. Das reduziert Verschleiß und spart Werkzeugwechsel.

Im Gegensatz zum starr angeordneten Drehmeißel, kommt das Verfahren in Dreh-Fräs-Zentren zum Einsatz, wo die Frässpindel als Werkzeughalter dient. Damit kann der Anstellwinkel des Meißels während der Bearbeitung im 360-Grad-Bereich der Spindel verändert werden und viele Konturen direkt abfahren. Das hat laut Ceratizit positive Auswirkungen hinsichtlich des Spanbruchs sowie der Vorschubgeschwindigkeit. Im Fall der Schachfigur bedeutet das, dass die Bearbeitung halb so lange dauert – auch weil keine Werkzeugwechsel nötig sind. Dafür sorgen individuell angefertigte Wendeschneidplatten. Für die Figur besitzt diese zwei Schruppschneiden für großen Materialabtrag und eine Schlichtschneide für die Feinbearbeitung der Endkontur.

„Die Idee dafür habe ich seit 15 Jahren in der Schublade“, erklärte Uwe Schleinkofer, Entwicklungsleiter des Bereichs Cutting Solutions bei Ceratizit auf der Messe AMB. Nun sei die Zeit dafür reif und auch die Steuerungstechnik. Sein Unternehmen habe dafür eigene Algorithmen für Dreh-Fräszentren entwickelt. Steuerungshersteller hätten auf der Messe bereits Interesse bekundet. Denn noch seien die Algorithmen auf klassischen Steuerungen nicht verfügbar.