KELCH V9xx-S Integrierte Werkzeugvoreinstell- und Schrumpfpassmaschinenlösung
In der Fertigung von Luft- und Raumfahrtkomponenten überträgt sich die Werkzeuggenauigkeit direkt auf das Werkstück – sei es bei Schwalbenschwanznuten für Turbinenscheiben, Gehäusebefestigungslöchern oder Rippenkonturen. Jede Rundlauf- oder Längenabweichung eines Werkzeugs wirkt sich unmittelbar auf die Ausbeute aus. Die KELCH V9xx-S integriert Werkzeugmessung, thermische Schrumpfklemmung, Längenvoreinstellung und Werkzeughalterkühlung in einer einzigen Arbeitsstation und bietet damit eine Werkzeugvorbearbeitung mit vollständig kontrolliertem Prozess nach dem einmaligen Einrichten für Präzisionsbearbeitungswerkstätten in der Luft- und Raumfahrt.
1. Branchenhintergrund und Herausforderungen bei der Messung
Die Bearbeitung von Bauteilen in der Luft- und Raumfahrt ist ein hochwertiger Fertigungsprozess mit minimalen Toleranzen. Schwer zerspanbare Werkstoffe wie Titanlegierungen und Superlegierungen reagieren extrem empfindlich auf den Werkzeugzustand. Ein einziges Ausschussteil kann zu Dutzenden von Maschinenstunden Ausfallzeit und Kosten in Höhe von Zehntausenden von Euro führen. Die Präzision und das Management der Werkzeugvorbearbeitung bestimmen direkt die endgültige Ausbeute der CNC-Bearbeitung.
Aktuell stehen die Werkstätten der Luft- und Raumfahrtindustrie bei der Werkzeugvorbearbeitung vor folgenden Kernproblemen:
Prozessfragmentierung führt zu kumulativen Fehlern
Nach der Messung an einer Werkzeugvoreinstellmaschine werden die Werkzeuge zum Spannen an eine Schrumpfpassungsmaschine überführt und anschließend zur erneuten Prüfung an die Voreinstellmaschine zurückgeführt. Jeder Transfer zwischen den drei Maschinen führt zu neuen Abweichungen. Werkzeugspiel, inkonsistente Maschinenbezugspunkte und Handhabungseinflüsse verstärken sich bei Toleranzen im Mikrometerbereich.
Mangelnde Konsistenz bei der Messung komplexer Werkzeuge
Reibahlen, Winkelköpfe und Formfräser weisen unregelmäßige Schneidkantengeometrien auf. Die traditionelle Werkzeugeinstellung ist stark von der Erfahrung des Bedieners abhängig. Unterschiedliche Einstellungen und Bediener können Abweichungen von mehreren Mikrometern am selben Werkzeug verursachen, was bei der Bearbeitung tiefer Titanhohlräume zu Rattern oder Werkzeugbruch führen kann.
2. Lösung: KELC HV9xx-S
Die V9xx-S eliminiert akkumulierte Fehler aus Arbeitsabläufen mit mehreren Maschinen durch ein integriertes System mit monolithischem Granitsockel, vollautomatischer Servo-Mehrachsensteuerung, integrierter induktiver Schrumpfpassungseinheit und EASY-Messsoftware.
Monolithische Granitstruktur, die Stabilität im Mikrometerbereich gewährleistet
Herkömmliche Werkzeugvoreinstellgeräte bestehen aus mehreren zusammengesetzten Komponenten, wobei Führungsbahnen, Sockel und Bodenflächen potenzielle Verformungsquellen darstellen. Das Modell V9xx-S hingegen verwendet eine monolithische, in der Messtechnik und Präzisionsfertigung bewährte Granitgusskonstruktion. Dank seiner hohen thermischen Trägheit ist es unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen in der Werkstatt und interner Wärmeentwicklung. In Kombination mit exzellenter Schwingungsdämpfung gewährleistet es eine Stabilität der Submikrometer-Voreinstellung über lange Betriebsdauer.
CNC-Servosystem + intelligente Software zur standardisierten Messung komplexer Werkzeuge
Das System ist mit einem 5-Achs-Antrieb und einer 4-Achs-CNC-Servosteuerung sowie einer telezentrischen CCD-Industriekamera ausgestattet und erreicht eine Wiederholgenauigkeit von ±2 μm . Die EASY-Software bietet eine grafische Bildführung (Picture Start), mit der Anwender durch einfache Auswahl der Werkzeugkonturen automatische Messprogramme erstellen können. Spezielle Messroutinen für Reibahlen und Winkelköpfe lösen Konsistenzprobleme bei nicht standardisierten Werkzeugen für die Luft- und Raumfahrt. Die Teach-in-Funktion wandelt komplexe Aufgaben in standardisierte Programme um.
3. Ergebnisse der Umsetzung
Verbesserte Präzision
Mit einer Wiederholgenauigkeit von ±2 μm werden Rundlauf und axiale Abmessungen nach Schrumpfpassung und Voreinstellung innerhalb der Toleranz gehalten, was die direkte Bearbeitung ohne Probeschnitt ermöglicht. Die Ausbeute beim ersten Durchgang kritischer Bearbeitungsvorgänge wie dem Fräsen von Schwalbenschwanzführungen an Turbinenscheiben und dem Bohren von Gehäusen wird deutlich verbessert.
Verbesserte Effizienz
Ein einzelner Bediener an einer Arbeitsstation führt den gesamten Prozess vom Beladen bis zur Entnahme des gekühlten Werkzeugs durch und ersetzt damit den herkömmlichen Arbeitsablauf mit zwei Maschinen und drei Stationen (Werkzeugvoreinstellmaschine + Schrumpfpassmaschine). Kühlung und Messung erfolgen parallel, wodurch die Durchlaufzeit für Werkzeugserien und die Maschinenstillstandszeiten deutlich reduziert werden.
