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Sep 18, 2023

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Zur Qualitätskontrolle von CNC-bearbeiteten Teilen verwenden die meisten Maschinenwerkstätten ein Koordinatensystem

Zur Qualitätskontrolle von CNC-bearbeiteten Teilen verwenden die meisten Maschinenwerkstätten eine Koordinatenmessmaschine (KMG). Ein CMM prüft, ob Geometrie und Abmessungen eines fertigen Teils mit dem Originaldesign übereinstimmen und stellt so sicher, dass der Kunde keine fehlerhaften Teile erhält. Es erkennt selbst kleinste Fehler und ermöglicht dem Maschinisten die Nacharbeit eines fehlerhaften Teils.

Für einen Maschinenwerkstattbesitzer ist das KMG jedoch alles andere als eine perfekte Lösung. Diese Art der Inspektion bietet zwar Sicherheit für den Kunden, garantiert jedoch keine hohe Produktivität für den Maschinisten. Warum? Denn wenn Fehler erst nach der Bearbeitung erkannt werden, ist es bereits zu spät, die Kosten wieder hereinzuholen. Wenn ein Teil nachbearbeitet werden muss, weil die KMG-Maschine ein negatives Ergebnis liefert, verringert sich der Wert dieses Teils um die Hälfte. Dafür wird doppelt so viel Zeit aufgewendet wie erwartet und doppelt so viel Material.

Eine alternative Lösung ist die Inspektion auf der Maschine mit einem Werkzeugmaschinen-Messsystem. Messsysteme für Werkzeugmaschinen sind Messgeräte, die an der CNC-Maschine selbst angebracht sind und dazu dienen, Teile einzurichten und Abmessungen während und unmittelbar nach dem Bearbeitungsprozess zu messen.

Linderung von CMM-Engpässen

Die Beschränkung der Qualitätskontrolle auf ein KMG bringt erhebliche Nachteile mit sich und die Probleme können über die reine Verdoppelung der Arbeitszeit und der Materialkosten hinausgehen. In einer geschäftigen Werkstatt wird jeder CNC-Maschine wahrscheinlich ein neues Setup zugewiesen, sobald ein Teilesatz aus der Maschine entfernt wird. Wenn das KMG später einige Teile ablehnt, muss der Maschinist warten, bis eine Maschine verfügbar wird, oder schlimmer noch, er muss einen anderen Auftrag unterbrechen und die Maschine dann noch einmal neu einrichten. Ausschussteile können die Produktion verlangsamen und einen Dominoeffekt erzeugen, der viele Aufträge verzögert.

Außerdem kann die Abhängigkeit von einem KMG zu langen Warteschlangen führen, da jeder Auftrag in der Werkstatt die Inspektion von derselben Maschine oder Maschinengruppe aus erfordert. Die Integration der Inspektion in die CNC-Maschinen selbst kann den KMG-Engpass verringern, da die Inspektionslast auf mehrere Systeme verteilt oder in einigen Fällen vollständig von der CNC-Maschine übernommen werden kann.

Verbesserte Effizienz

Der Einsatz eines KMG ist in der Regel für die Qualitätskontrolle erforderlich, insbesondere bei der Präzisionsbearbeitung, da damit überprüft wird, ob Werkstücke geometrischen und maßlichen Spezifikationen entsprechen. Aber die Maschineninspektion muss das KMG nicht ersetzen; Stattdessen kann es allein oder zusammen mit dem KMG arbeiten, um die Inspektion und den gesamten Produktzyklus effizienter zu gestalten.

Ein auf der Maschinenspindel oder dem Revolver montiertes Werkzeugmaschinen-Messsystem bietet einer Werkstatt zahlreiche Vorteile. Das System kann zum Identifizieren und Einrichten von Werkstücken verwendet werden – ein Vorgang, der manuell 10 Minuten dauern kann, mit einem Messtaster jedoch nur Sekunden – und kann Merkmale während des Bearbeitungszyklus und unmittelbar danach messen, wenn sich die Werkstücke noch auf dem Arbeitstisch befinden.

Ein Tastsystem kann auch Aufgaben wie die Überwachung des Oberflächenzustands des Werkstücks und die Einleitung einer automatischen Offset-Korrektur übernehmen. Darüber hinaus unterbrechen viele Messroutinen den Bearbeitungsprozess nicht, sodass die Prüfung ohne Unterbrechung durchgeführt werden kann.

Sonden sind nützlich, weil sie erhebliche Fehler frühzeitig erkennen, was den Ausschuss sofort reduziert und, wenn ein KMG danach verwendet wird, die Wahrscheinlichkeit verringert, dass das KMG ein Teil ausschleust. Wenn ein KMG verwendet wird, ermöglichen Sonden dem Qualitätskontrollpersonal auch, die Abtastrate zu reduzieren. Sie können beispielsweise eines von 50 Teilen auf dem KMG statt eines von 20 prüfen, in dem Wissen, dass die meisten möglichen Fehler von der Sonde auf der Maschine erkannt und korrigiert worden wären. Durch die Einführung einer Prüfung auf der Maschine kann daher die Gesamtprüfzeit verkürzt und gleichzeitig der CMM-Engpass verringert werden, was einen schnelleren Versand von Teilen ermöglicht und die Produktivität der Werkstatt erhöht.

Erhöhen Sie die Genauigkeit bei der Nachbearbeitung

Die Inspektion auf der Maschine kann in praktisch allen CNC-Bearbeitungssituationen von Vorteil sein und die Wahrscheinlichkeit, dass fehlerhafte Teile verschrottet werden müssen, drastisch reduzieren. Besonders wertvoll sind Tastsysteme jedoch bei der Präzisionsbearbeitung von Merkmalen an Guss- oder Schmiedeteilen.

Die Bearbeitung von Teilen aus einem Werkstück aus stranggepresstem Metall ist eine Sache, die Bearbeitung von Schmiede- oder Gussteilen jedoch eine ganz andere. Diese Metallbearbeitungsprozesse führen tendenziell zu geringfügigen Abweichungen zwischen den Einheiten. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, dass die CNC-Maschine jedes leicht unterschiedliche Teil richtig kalibrieren kann.

Das On-Machine-Inspektionssystem gewährleistet die Genauigkeit der Bearbeitung als Sekundärprozess, auch wenn geometrische Abweichungen zwischen den Teilen auftreten. Es ist besonders nützlich für Teile, die im Druckguss- und Feingussverfahren hergestellt werden.

Erhöhte Genauigkeit für Formen

Die Inspektion auf der Maschine ist ein besonders wertvoller Vorteil bei der Herstellung von Formen für den Spritzguss und andere Formprozesse. Sonden erhöhen die Genauigkeit bei der Bearbeitung von Kernen und Hohlräumen, was zu besseren Formteilen und einer geringeren Abhängigkeit von der Nachbearbeitung von Kunststoffteilen führt, bei der durch minderwertige Formen verursachte Mängel behoben werden müssen.

Der Formenbau kann vor, während und nach der CNC-Bearbeitung von Formkomponenten von einer Sonde auf der Maschine profitieren. Vor der Bearbeitung kann ein Messtaster das Werkstück lokalisieren und außerdem die Ausrichtung und Drehung des Teils bestimmen. Während der Bearbeitung kann es das Schneidwerkzeug automatisch neu ausrichten und Versätze als Reaktion auf Temperaturänderungen aktualisieren. Und bevor das Teil die CNC-Maschine verlässt, kann der Messtaster formspezifische Aufgaben wie die Überprüfung und Verifizierung des Elektrodenzustands ausführen. Jede dieser Funktionen erhöht die Genauigkeit der Formenherstellung und damit die Qualität der Formteile.

Der Einsatz von Inspektionen auf der Maschine kann daher die Qualität, Wiederholbarkeit und Genauigkeit bearbeiteter Formen verbessern und gleichzeitig dazu beitragen, durch Temperaturänderungen verursachte Abweichungen zu bewältigen und zu bekämpfen, die zu Merkmalen außerhalb der gewünschten Toleranz führen können.

Verbesserte Präzisionsbearbeitung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass On-Machine-Inspektionssysteme für CNC-Maschinen für Maschinenwerkstätten von großem Nutzen sein können.

3ERP, ein Spezialist für Rapid Prototyping und Kleinserienfertigung, verwendet Werkzeugmaschinenmesstaster von Renishaw für die Präzisionsbearbeitung. Seit der Einführung dieser Strategie ist die Produktivität gestiegen und das Unternehmen konnte Teile schneller versenden. Obwohl das KMG nach wie vor ein entscheidendes Element in den Qualitätskontrollverfahren von 3ERP ist, haben maschinenseitige Messtaster die Belastung des KMG verringert und sind hinsichtlich der Inspektionsmöglichkeiten praktisch mit der eigenständigen Maschine vergleichbar. Entscheidend ist, dass der Umzug sowohl der Werkstatt als auch dem Kunden zugute kam.

Weitere Informationen: www.3erp.com

Autor: Ronan Ye – Experte für Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing

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