Teil 4.1: Werkzeugsystematik

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1 Teil 4.1: Werkzeugsystematik
Die richtige Auswahl und Festlegung der Werkzeuge und Aufnahmen bestimmt sehr wesentlich die späteren Fertigungskosten. Hier kann nur ein kleiner Teil der wesentlichen Faktoren und Kriterien erwähnt werden. Maßgebend ist an erster Stelle auch, welcher Werkstoff mit welchen Werkzeugen bearbeitet werden soll.

2 Grafische Suche nach Bearbeitungsverfahren
Grafische Suche nach Bearbeitungsverfahren mit Angabe von Technologiedaten. Grafische Suche nach Bearbeitungsverfahren Teil 4.1: Werkzeugsystematik

3 Werkzeugaufnahmen: Hohlschaftkegel HSK und Steilkegel SK
Höchste Wechselgenauigkeit Statische Steifigkeit Radiale Steifigkeit Geringe Massen (KOMET) Für die Fertigung von Präzisionsteilen sind Präzisions-Werkzeugaufnahmen eine unabdingbare Voraussetzung. Die Genauigkeit der Aufnahmen wird durch mehrere Anforderungskriterien bestimmt. Werkzeugaufnahmen sind in mehreren genormten Größen verfügbar. Die Greifermechanik des Werkzeugwechslers an der Maschine und die Spindel bestimmen die Auswahl der Aufnahmen. Insbesondere bei der Auswahl neuer Bearbeitungszentren, Drehzentren und FFS muss nach Möglichkeit auf einheitliche Aufnahmen für alle Maschinen geachtet werden. Teil 4.1: Werkzeugsystematik

4 Werkzeug-Einstell- und –Messgerät (Kelch)
Zum Einstellen und Messen der Werkzeug-Daten, Absolutwerte, Korrekturwerte, Werkzeugart, Profil, Gewicht, Standzeit u.s.w. Direkte Übertragung der Daten in den Werkzeugrechner. Teil 4.1: Werkzeugsystematik

5 Die verschiedenen Innengewinde-Fräsverfahren
In Abhängigkeit von „Kernloch vorgebohrt“ oder „Kernloch nicht vorhanden“ kommen unterschiedliche Werkzeuge und unterschiedliche Bohrzyklen zum Einsatz. Teil 4.1: Werkzeugsystematik

6 Ablauf beim Innengewinde-Senkfräsen (Kernloch vorgebohrt)
Ablauf beim Gewinde-Senkfräsen mit vorgebohrtem (vorhandenen) Kernloch: Positionieren über dem Bohrloch Eintauchen Abheben, ca. 1/3 Gewindesteigung Radial anfahren und Spiralförmiges Fräsen, (1 Gewindesteigung) Radial zur Mitte fahren Rückzug des Werkzeuges Teil 4.1: Werkzeugsystematik

7 Automatische Werkzeugüberwachung
Hierzu werden im wesentlichen 6 Verfahren eingesetzt: Indirekte Messung der Schnittkräfte durch Erfassung der Hauptspindellagerbelastung mittels Kraftmesslager (Axialkräfte und Diametralkräfte) Kontrolle der Schnittleistung durch Überwachung der Stromaufnahme des Hauptspindelmotors (Radialkraft = Drehmoment) Direkte Messung der elastischen Verformungen am Werkzeugträger durch Sensoren mit spezieller Auswertung Messung der Werkzeug-Einsatzdauer und Vergleich mit der vorgegebenen Werkzeug-Standzeit Abtasten des Werkzeuges mittels Sensor (Taster oder Lichtschranke) auf vorhanden / nicht vorhanden oder auf Schneidenbruch Indirekte Kontrolle durch Nachmessen des bearbeiteten Werkstückes an ausgewählten, aussagekräftigen Stellen Hinweis: Während die drei ersten Verfahren eine permanente Kontrolle der Werkzeuge während der Bearbeitung ermöglichen, kann das Abtasten der Werkzeuge oder Nachmessen der Werkstücke nur als ergänzende Sicherheitsmaßnahme mit entsprechendem Zeitbedarf angesehen werden. Teil 4.1: Werkzeugsystematik

8 Laser + Tastkopf zur Messung und Thermo-Kompensation in 3 Achsen
Hybrid-Messsystem. Beim Anbau des Messtasters in Strahlrichtung wird das Lasersystem mit dem Tastkopf um eine weitere Achse erweitert. Somit können z.B. 3 Achsen eines Bearbeitungszentrums thermisch kompensiert werden Laser + Tastkopf zur Messung und Thermo-Kompensation in 3 Achsen Teil 4.1: Werkzeugsystematik

9 Werkzeugüberwachung: Formkontrolle
Durch die optisch-berührungslose Messung kann ein großes Werkzeug-Spektrum schnell, sicher und kollisionsfrei auf Formfehler gemessen und geprüft werden. Vorteile: • automatische Überwachung der Geometrie von Sonderwerkzeugen in der Maschine • konstante Fertigungsqualität durch frühzeitige Erkennung von Schneidenausbrüchen • verringerte Ausschusskosten durch rechtzeitigen Werkzeugtausch Ausdrehwerkzeug Kugelfräser Gewinde-Drehwerkzeug Teil 4.1: Werkzeugsystematik

10 Messung/Kontrolle des Fräsers auf statische und dynamische Rundlauffehler (Blum)
Rundlauffehler beeinflussen die Fertigungsgenauigkeit und verschleißen das Werkzeug. Auch die Spindellagerung wird höher belastet, die Maschine neigt zu Schwingungen. Statische Rundlauffehler treten bereits bei unteren Drehzahlen auf. Sie sind bedingt durch Werkzeugwechselfehler, unsaubere Flächen der Plananlage de Werkzeugaufnahme u.a. Dynamische Rundlauffehler treten erst bei höheren Drehzahlen auf. Sie werden verursacht durch unwuchtige Werkzeuge, Aufweitung der Spannzange, fehlerhafte Aufnahmen oder Verunreinigungen und können drehfrequenzabhängig sein. Deshalb muss das Werkzeug mit Nenndrehzahl gemessen werden. Teil 4.1: Werkzeugsystematik

11 Hochpunkt-Messung von Drehwerkzeugen Exakte Messung der Maße L1 und L2 mit Erkennung von Schneidenausbruch und Eckenradius (Blum) Der Hochpunkt am Drehwerkzeug ist der maßbestimmende Eingriffspunkt des Werkzeuges. Dieser Punkt wird mit einem taktilen Messtaster automatisch ermittelt. Bei der Lasermessung hingegen muss dieser Punkt ermittelt werden, wobei gleichzeitig auch der Schneidenradius ermittelt wird. Dies ist mit taktilen Messtastern nicht möglich. Teil 4.1: Werkzeugsystematik

12 Messtaster für ziehende und drückende Messung zur indirekten Überprüfung der Werkzeugqualität (Blum)
Einsatz vorwiegend in der Serienproduktion. Mit diesem Taster ist es möglich, Messungen in +/-X, +/-Y und +/-Z durchzuführen. Diese Eigenschaft und extrem hohe Verfahrgeschwindigkeiten prädestinieren den Taster zur Kontrolle der Bearbeitung der Serienproduktion in der Maschine. Teil 4.1: Werkzeugsystematik

13 Werkzeuge messen, einstellen, verwalten
Universal-Werkzeugmessmaschine Mit Belademagazin 3x zum vollautomatischen, mann- und berührungslosen Messen und Prüfen geschliffener oder erodierter Werkzeuge. Das Messsystem verfügt über 5 CNC-Achsen und 2 vollautomatische Bildverarbeitungssysteme. Im Belademagazin können bis zu 75 Werkzeuge eingelagert, gemessen und protokolliert werden. Die gemessenen Soll- und Korrekturdaten können über eine Schnittstelle ausgegeben werden Teil 4.1: Werkzeugsystematik

14 Werkzeugmessung Werkzeug-Messmaschine
Zum Messen, Einstellen und Verwalten von Werkzeugen. Automatisches, µm-genaues und bedienerunabhängiges Messen mit der ZOLLER-Bildverarbeitungstechnologie Teil 4.1: Werkzeugsystematik

15 Werkzeug-Messung und –Überwachung mit Lasersystemen während der Drehung und im Kühlmittel
Messen eines Bohrers mit dem >LaserControl< System. Die Messung ist auch problemlos im Kühlmittel möglich Teil 4.1: Werkzeugsystematik

16 Fräserkontrolle Jede Schneide wird auf Bruch oder Verschleiß kontrolliert
Kontrolle eines Werkzeuges mit dem >LaserControl< System. Hier wird jede einzelne Schneide in kürzester Zeit auf Bruch oder Verschleiß kontrolliert. Teil 4.1: Werkzeugsystematik

17 Mechatronisches Werkzeug
KomTronic-Feinbohrsystem M042. Mit direkter Anbindung an die CNC von Bearbeitungszentren. Teil 4.1: Werkzeugsystematik

18 Auswahl von Werkzeugen im digitalen Werkzeugkatalog, entweder über die Klassen-/Gruppenstruktur (grafisch) oder über die Eingabe der Werkzeugbestellnummer. Werkzeugkatalog Teil 4.1: Werkzeugsystematik

19 Erzeugung unterschiedlicher Ausgabeformate
Erzeugung unterschiedlicher Ausgabeformate für die CAD/CAM-Systeme in einem Schritt Erzeugung unterschiedlicher Ausgabeformate Teil 4.1: Werkzeugsystematik

20 Werkzeug in der 3D-Simulation
Maßstabgerechte Anzeige eines Werkzeuges. Diese Ansicht wird auch für die 3D-Simulation verwendet. Werkzeug in der 3D-Simulation Teil 4.1: Werkzeugsystematik

21 Mess- und Prüfmittelüberwachung
Für die Sicherstellung der Produktqualität ist eine zuverlässige Mess- und Prüfmittelüberwachung unabdingbar. Mess- und Prüfmittelüberwachung Teil 4.1: Werkzeugsystematik

22 Maßstabsgetreue 2D-Grafik
Erzeugen der maßstabsgetreuen 2D-Grafik, simulationsfähigen 3D-Grafik, Geometrieparameter und Trennstellenlogik für den automatischen Werkzeugzusammenbau in einem Schritt. Maßstabsgetreue 2D-Grafik Teil 4.1: Werkzeugsystematik

23 Betriebsmittel-Verwaltung
In einer digitalen Betriebsmittelverwaltung werden auch Vorrichtungen verwaltet Betriebsmittel-Verwaltung Teil 4.1: Werkzeugsystematik

24 WWW Systeme für Drehwerkzeuge mit tauschbaren Schneidenträgern.
= Block Tools (Sandvik) = Multiflex (Krupp Widia) = FTX (Hertel) = ABS-System (Komet) = HSK (mit KomLoc von Komet) Teil 4.1: Werkzeugsystematik

25 Werkzeugverwaltung, Komplettwerkzeug,
Mit genauen Einstellanweisungen spezifiziert. Teil 4.1: Werkzeugsystematik

26 RFID, Transponder Typ EEPROM read and write
RFID = Radio Frequency Identifikation Device Transponder (= Datenträger) für den industriellen Einsatz in 4 unterschiedlichen Größen. Typ EEPROM read / write (Balluff) Teil 4.1: Werkzeugsystematik

27 Werkzeugcodierung Nur-Lese-System, Transponder enthält nur die Werkzeug-Nummer
fluss Werkzeugverwaltung mit dem Nur-Lese-System Beim Nur-Lese-System ist der Datenträger mit einer festen, unveränderlichen Nummer versehen. Die zugeordneten Daten jedes Werkzeuges sind im zentralen Rechner unter dieser Nummer abgespeichert und können von dort direkt gelesen / ausgegeben werden. Teil 4.1: Werkzeugsystematik

28 Werkzeugcodierung; Schreib-Lese-System,Transponder enthält alle Werkzeugdaten
Werkzeugverwaltung mit dem Schreib-Lese-System. Hier sind die Werkzeugnummer und alle zugehörigen Daten direkt auf dem RFID-Datenträger gespeichert und werden beim Einsetzen des Werkzeuges in das Magazin automatisch gelesen und in der CNC zusammen mit der Platz-Nummer abgespeichert. Erst beim Herausnehmen werden die veränderlichen Daten (Verschleißwerte, Reststandzeiten usw.) vom CNC-Speicher auf den RFID-Transponder übertragen. Somit speichert jedes Werkzeug stets die aktuellen, korrekten Daten direkt ab und ermöglicht den geschlossenen Datenkreislauf (= innerhalb und außerhalb der Maschine) Teil 4.1: Werkzeugsystematik

29 Werkzeug-Identifikation mit RFID-Komponenten
c) a) Transponder b) Leseköpfe m. Kabel c) Auswerteinheit a a b) a) a) RFID-Komponenten sind in mehreren Größen und mit unterschiedlichen technischen Spezifikationen verfügbar. Die vorgesehene Anwendung bestimmt im wesentlichen die Auswahl. b) Teil 4.1: Werkzeugsystematik

30 RFID Applikationsbeispiel: Montagelinie
Identifikation der Werkstückträger Anwendungsbeispiel Durch Identifikation des Werkstückträgers wird auch das Werkstück identifiziert und das zugehörige Programm in der CNC-Maschine aufgerufen. Teil 4.1: Werkzeugsystematik

31 RFID Applikationsbeispiel
Aufgabenstellung: In einer vollautomatischen Montagelinie sollen unterschiedliche Jalousiemodule, die zur Steuerung des Luftstroms von Klimaanlagen verwendet werden, gefertigt werden. 12 Montage- und Prüfstationen sind durch ein Werkstückträgertransfersystem lose miteinander verkettet. Auf jedem Warenträger befindet sich ein Codeträger. Dadurch wird die Identifizierung in jeder Arbeitsstation gewährleistet. In der Datenbank-Steuerung werden die Fertigungsfortschritte erfasst, Messwerte der Prüfstationen gespeichert und Ausschussteile erkannt. Siehe Erläuterung oben! Teil 4.1: Werkzeugsystematik

32 RFID Applikationsbeispiel
RFID, Applikationsbeispiel (Balluff) Realisierung: Eingesetzt werden die Auswerteeinheiten BIS KL1 mit RS485 Schnittstelle. Das verwendete Schnittstellenprotokoll ist BUS-fähig, so dass alle Geräte an einer Schnittstelle der Prozess SPS angeschlossen können. Als Schreib-/Lesekopf sind insgesamt 12 Stück BIS C und als Codeträger 60 BIS C /L im Einsatz. Die Platzverhältnisse auf dem Werkstückträger verlangten einen möglichst kleinen Codeträger. Die sehr flache Bauweise des Schreib-/Lesekopfes ermöglichte eine Montage auch an extrem engen Stellen. Siehe Erläuterung oben! Teil 4.1: Werkzeugsystematik

33 RFID, Applikationsbeispiel (Balluff)
4 Auswerteinheiten an einer Transportstrecke 4 Auswerteinheiten an einer Transportstrecke Teil 4.1: Werkzeugsystematik

34 RFID, Applikationsbeispiel (Balluff)
Kundennutzen: Durch den Einsatz des Identifikationssystems ist gesichert, dass jede Station dieser Montagelinie immer den richtigen Produktions-Folgeschritt ausführen kann. Es ist auch möglich, den Werkstückträger an einer beliebigen Stelle der Zuführung zu entnehmen und später in die Anlage wieder zurückzuführen, ohne irgendwelche manuellen Eingriffe in der Anlage vornehmen zu müssen. Größtmögliche Sicherheit bei minimalem Aufwand. Siehe Folie Teil 4.1: Werkzeugsystematik