Warum eine Prozessüberwachung notwendig ist bei einem Roboter an der Maschine!!
Mit einem Werkzeug- und Prozessüberwachungssystem konnte Lock Antriebstechnik seine Standzeiten nahezu vervierfachen. Kostenintensive Werkzeugbrüche aufgrund von enormen Materialschwankungen gehören nun der Vergangenheit an.
Eine Wirbelmaschine von Leistritz hatte man schon. Auf Grund der durchweg positiven Erfahrungen, investierte das Unternehmen Lock Antriebstechnik 2017 in eine weitere Wirbelmaschine von Leistritz, die LWN 120. Bei der Fertigung von Schnecken für Getriebe wollte man mit dieser Investition die Vorteile des Wirbelns, wie eine effiziente Trockenbearbeitung und die sehr hohe Oberflächenqualität mit einem schnelleren Umrüsten und einer mannlosen Fertigung (Bestückung über Roboter) verbinden. Dieses Ziel schien in einem ersten Step gelungen. Bei der Bearbeitung bestimmter Module kam es allerdings immer wieder zu Brüchen der Werkzeugplatten. Die Standzeiten verringerten sich zu der Zeit enorm. Dazu Armin Schirmer, Leiter Fertigung Getriebeteile bei Lock Antriebstechnik:
"So ein Bruch kommt ja einerseits durch den Verschleiß. Bei uns war es aber meist das zähe und sehr unterschiedliche Material." Armin Schirmer, Leiter Fertigung Getriebeteile bei Lock Antriebstechnik „Die Schneide schmiert zu und es bildet sich eine Aufbauschneide. Der Druck wird dann zu groß, die Platte bricht. Deshalb haben wir gemeinsam mit Leistritz Beschichtungen getestet, Materialuntersuchungen durchgeführt, Spannzangen verändert, alles Mögliche ausprobiert und sind aber zu keinem Ergebnis gekommen. Unsere Vermutung war dann, Material und Schneide passen einfach nicht zusammen.“
Die Paradedisziplin von Lock Antriebstechnik ist ein bestimmtes Modul mit entsprechenden Stückzahlen. (Bild: UTTec)
Ein noch größeres Problem aber war, dass bei einem Werkzeugbruch auch die Maschinenkomponenten wie Spindel, Achsen, etc. verschoben wurden und neu ausgerichtet werden mussten. Eine kostenintensive Maßnahme. Deshalb wurde bei Leistritz ein System entwickelt, bei dem ein Messtaster mit einer eigenen Achse ein Masterprofil in der Steuerung speicherte, das Bauteil scannte und eine entsprechende Meldung zur Weiterbearbeitung oder Abbruch gab. Das Problem, eine Aufbauschneide ist kein regulärer Verschleiß. Und so ging man in Ertingen dazu über, nach einigen Schnecken Messungen durchzuführen und die Platten der Werkzeuge vorsorglich früh zu wechseln. So kam man zwar auf eine höhere Standzeit, hatte aber nachts nach wie vor das Problem in der mannlosen Fertigung und der enormen Werkzeugkosten.
Mit optimierter Sensorik und entsprechender Software zum Ziel Deshalb wurden bei Leistritz Werkzeugüberwachungssysteme von entsprechenden Herstellern getestet. Für Patrick Schuka, Vertriebsleiter Werkzeugmaschinen bei Leistritz war das allerdings weniger zufriedenstellend: „Viele Systeme haben die Stromaufnahme gemessen, wenn es so zum Bruch kam, war es zu spät. Das heißt, die Systeme waren nicht sensibel genug, die Ergebnisse also nicht überzeugend. Deshalb haben wir dann irgendwann diese Tests eingestellt, denn wir wollten das Risiko nicht auf unsere Kunden abwälzen.“ Durch die Zusammenarbeit mit UTTec hat sich das geändert. Nach intensiven Versuchen mit der Technologieabteilung von Leistritz, war man bei Uttec überzeugt, dass diese Probleme mit herkömmlichen Standard-Überwachungen nicht zu lösen waren. Es folgten zahlreiche Test und Analysen, mit der Erkenntnis, dass eine Erhöhung der Schnittparameter zu sehr feinen, fast pulverartigen Spänen führt. Für Uwe Schröter, Geschäftsführer bei UTTec war das der Ansatz zur Weiterentwicklung:
"Diese Ergebnisse haben gezeigt, wohin wir bei der Analyse und Empfindlichkeit des Systems zu gehen hatten. Wir haben dann unsere Sensorik nochmals optimiert, eine entsprechende Software entwickelt und auf dieser Basis gemeinsam mit Leistritz Entwicklungen auf den Weg gebracht, die sich heute als erfolgreich erweisen." Uwe Schröter, Geschäftsführer bei UTTec.
Patrick Schuka, Armin Schirmer, Jonas Zoll und Uwe Schröter (v. l.): „Wichtig ist, dass das System frühzeitig erkennt, wenn Gefahr in Verzug ist. Mit der Vervierfachung der Standzeiten ist so jetzt auch die vollautomatisierte Fertigung kein Problem mehr.“(Bild: UTTec)
Vor einem Jahr wurde das System bei Lock Antriebstechnik vorgestellt. In Ertingen war man da aber zunächst mehr als skeptisch. Nach Auskunft von Armin Schirmer war die Skepsis aber wohl unbegründet, denn das System hat inzwischen nicht nur mehrmals vor einem Plattenbruch funktioniert, sondern hat sich auch schon zu 70 Prozent amortisiert. Und besonders erfreulich, für Jonas Zoll, den Maschinenbediener ist das System relativ einfach zu verstehen: „Natürlich muss man sich damit eine gewisse Zeit befassen, bis jedes Programm zu einer Produktserie passt. Man muss ja auch nachjustieren, wenn andere Schnittparameter oder Werkzeuge zum Einsatz kommen. Aber das ist wirklich nicht schwer. Unsere Paradedisziplin ist beispielsweise ein bestimmtes Modul mit entsprechenden Stückzahlen. Wenn das System eingestellt ist, kann man das problemlos laufen lassen.“ Unabhängig davon ist das UTTm-System inklusive einer Verschleißüberwachung. Damit lassen sich auch die Standzeiten der Platten der Werkzeuge optimieren.
Quelle: MM Maschinenmarkt, 20.11.2023, Manfred Lerch
Bilder: UTTec
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Patrick Schuka
Leiter Vertrieb Werkzeugmaschinen
Leistritz Produktionstechnik GmbH