I. Branchenhintergrund und Herausforderungen bei der Messung
Die meisten Rohlinge für Baumaschinenkomponenten werden durch Gießen, Schmieden oder Druckgießen hergestellt. Solche Rohlinge zeichnen sich durch ungleichmäßige Bearbeitungszugaben aus: Innerhalb eines einzelnen Rohlings weisen einige Bereiche hohe Zugaben auf, während andere kaum noch Zugaben aufweisen. Diese systembedingte Eigenschaft führt zu folgenden zentralen Problemen:
Hohes Risiko von Werkzeugkollisionen und Überbearbeitung aufgrund stark schwankender Zuschnitte.
Durch Schwindung, Verformung und Werkzeugverschleiß beim Gießen, Schmieden und Druckgießen weisen Guss- und Schmiedeteile systematische Abweichungen zwischen den tatsächlichen Toleranzen und den theoretischen Zeichnungswerten auf. Die Werkzeugkorrektur kann daher nur grob erfahrungsbasiert erfolgen. Zu große Toleranzen führen zu direkten Werkzeugkollisionen, zu geringe zu unvollständiger Bearbeitung. Werkzeugkollisionen, Überbearbeitung und Ausschuss sind häufige Probleme bei der Bearbeitung von Guss- und Schmiedeteilen.
Die Bearbeitungseffizienz wird durch konservative Schnittparameter begrenzt.
Um Werkzeugkollisionen zu vermeiden, neigen Bediener dazu, konservative Schnittparameter zu wählen und die Schnitttiefe zu reduzieren. Größere Schwankungen im Zuschnitt erfordern konservativere Parameter. Folglich kann die Zerspanungsleistung nicht voll ausgeschöpft werden, und der Maschinendurchsatz wird durch die Gefahr von Werkzeugkollisionen eingeschränkt.
Die manuelle Ausrichtung kann die Verformung des Rohlings nicht ausgleichen.
Gussgeschmiedete Rohlinge weisen eine systembedingte Verformung auf. Komplex geformte Gehäuse und Boxen lassen sich nach dem Einspannen besonders schwer ausrichten. Die manuelle Ausrichtung mithilfe von Messuhren dauert mehrere bis über zehn Minuten pro Werkstück. Die Fähigkeiten der Bediener variieren stark, und Fehlausrichtungen führen direkt zu Ausschuss.
II. Lösung: DMP-Serie Werkzeugmaschinen-Tastkopf
Um die Herausforderungen schwankender Zuschnitte und manueller Ausrichtung zu bewältigen, nutzt der Maschinentaster der DMP-Serie eine taktile Abtastung, omnidirektionale optische oder drahtlose Kommunikation sowie maschineninterne Vorab-Scan-Algorithmen. Vor der Bearbeitung ermittelt er automatisch den tatsächlichen Zuschnitt und passt das Bearbeitungskoordinatensystem dynamisch an, sodass das Werkzeug entsprechend dem realen Zustand des Werkstücks und nicht nur anhand theoretischer Zeichnungsdaten schneidet.
Maschineninterne Vorabprüfung von Rohlingen zur automatischen Ermittlung des tatsächlichen Zuschlags
Vor dem ersten Schnitt führt die DMP-Serie einen schnellen Tastscan wichtiger Rohlingsmerkmale durch, um die tatsächliche Aufmaßverteilung in allen Zonen zu messen. Sie löst automatische Alarme bei zu hohem Aufmaß aus, um einen starren Werkzeugaufprall zu verhindern; Bereiche mit zu geringem Aufmaß werden im Voraus erkannt, um ineffektive Bearbeitung zu vermeiden.
Das Bearbeitungskoordinatensystem wird dynamisch kompensiert, um die Auswirkungen von Toleranzschwankungen zu eliminieren.
Basierend auf den Ergebnissen des Vorscans korrigiert der Messtaster automatisch das Werkstückkoordinatensystem und die Werkzeugabweichungen und richtet den Bearbeitungsbezugspunkt an der tatsächlichen Position des Werkstücks aus. Bezugspunktabweichungen, die durch Werkstückverformung und Spannversatz verursacht werden, werden innerhalb weniger Sekunden automatisch kompensiert, wodurch eine wiederholte manuelle Ausrichtung mithilfe von Messindikatoren entfällt.
Wiederholgenauigkeit der unidirektionalen Auslösung: ≤1 μm (2σ)
Der Taststift ermöglicht eine unidirektionale Auslösegenauigkeit von ≤1 μm (2σ) und liefert damit eine zuverlässige Referenz für die Beurteilung des Zuschnitts. Die Ergebnisse des Vorscans steuern direkt die Werkzeugversatzeinstellung und eliminieren so das Risiko von Überbearbeitungen durch falsch eingeschätzten Zuschnitt und den daraus resultierenden Werkstückausschuss.
III. Vorteile der Implementierung
Zuverlässige Messgenauigkeit
Die Wiederholgenauigkeit von ≤1 μm (2σ) liefert eine verlässliche Referenz für die Bestimmung des Zuschnitts. Die Ergebnisse des Vorscans steuern direkt die Werkzeugversatzeinstellung und reduzieren so das Risiko von Über- und Unterbearbeitung erheblich.
Hochgeschwindigkeitsmessung
Automatisches Vorscannen und Ausrichten verkürzen die manuelle Bearbeitungszeit von mehreren Minuten auf wenige Sekunden. Noch wichtiger ist, dass die Bediener aus Angst vor Werkzeugkollisionen keine konservativen Schnittparameter mehr anwenden müssen, sodass die Werkzeugmaschine ihre vorgesehene Schnittleistung wiedererlangt.
Überragender Gesamtwert
Guss- und Schmiederohlinge sind hochwertige Bauteile; ein einziges Ausschussteil kann Verluste in Höhe von Tausenden bis Zehntausenden von Währungseinheiten verursachen. Die DMP-Serie vermeidet Werkzeugkollisionen und Überbearbeitung durch maschinenintegriertes Vorscannen und reduziert so die Ausschussquote. Als heimische Alternative zu hochwertigen europäischen Messtastern bietet sie stabile Messleistung, geringere Anschaffungs- und Wartungskosten sowie unabhängige Schutzrechte für Hardware und Software – für einen kosteneffizienten und sorgenfreien Betrieb.
