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Kelch & Links in Schorndorf
Evolutionäre Einstellung
14.05.2009
Werkzeugeinstellung: Einerseits kommen immer bedienerfreundlichere Messsysteme mit leistungsfähigerer Schneidenerfassung und Messsteuerung auf den Markt, andererseits wird hoch komplexe Messtechnik aus Mehrkoordinatenmessmaschinen immer komfortabler. Kelch & Links deckt beide Trends ab.
Kelch & Links in Schorndorf, seit mehr als 40 Jahren Hersteller von Werkzeugeinstellgeräten, hat unter anderem die Kompaktsteuerung „CoVis” neu konzipiert. Dabei handelt es sich um eine Kombination aus leistungsfähiger Bildverarbeitung mit einfach zu bedienender Messsteuerung. „Die Messwerte werden bedienerÂunabhängig mittels einer leistungsstarken Kamera erfasst und direkt über die Rechnerschnittstelle weiterverarbeitet”, erläutert Thomas Eßwein, Geschäftsführer von Kelch & Links, die Vorteile. „Die Anzeige sowie der Dialog mit dem Bediener erfolgen am übersichtlichen Touch Screen-Monitor.”
Logische Messaufgaben wie Winkelberechnung, Kreisdurchmesser, theoretische Spitze und ähnliches sind einfach per Fingertipp über selbsterklärende Modul-Icons zu aktivieren. Ebenso wurde eine DNC-Anbindung realisiert, was für Steuerungen in diesem Format bisher unüblich ist. „CoVis ist damit eine Kompaktsteuerung”, sagt Thomas Eßwein, „die auf alle manuellen Geräte der bekannten Baureihen passt und damit dem Trend zu immer mehr Leistung bei gleichzeitig weniger Kosten und einfacherer Bedienung folgt”.
Vielfältige Möglichkeiten soll eine weitere Neuheit erschließen – erstmals wurde ein Sensor zur Messung der Schneidkantenverrundung des Technologiepartners GFMesstechnik GmbH auf einem Werkzeugeinstellgerät integriert. Dabei wurde dessen komplette Funktionalität beibehalten. Umfangreiche Studien von Institutionen, Herstellern und Anwendern haben gezeigt, dass optimierte Schneidkantengeometrien dabei helfen, Ausbrüche zu vermeiden und die Standzeiten zu erhöhen. Sie ermöglichen darüber hinaus höhere Schnittgeschwindigkeiten und verbessern die Bearbeitungsqualität.
Die Toleranzen werden enger
Um diese Vorteile zu nutzen, werden von Anwenderseite immer engere Toleranzen für Radien, Fasenlängen oder Winkel an der Schneidkante vorgegeben. Aus diesem Grund haben sich die Anforderungen an die Genauigkeit der Fertigung vorgegebener Schneidkantengeometrien erhöht, die auch entsprechend vorgegebener Prüfpläne bis zur 100-Prozent-Kontrolle überwacht werden müssen. Typische Toleranzbereiche von 10 µm lassen hier wenig Platz für Fertigungs- oder Messfehler.
Die Schneidkantenverrundung eröffnet weiteres Optimierungspotenzial – mit dem neuen Sensor lässt sie sich auch abbilden: oben die nicht verrundete Kante, unten die verrundete.
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Die optimale Positionierung des Messobjekts unter der Optik erfolgt laut Thomas Eßwein bereits über die Fokussierfunktion während des Messvorgangs auf dem Einstellgerät. Der gesamte weitere Messvorgang mit der Projektion und der Aufnahme der Mikrostreifen (mehr als 2 Mio. Messpunkte) sowie Berechnung des 3D-Profils der Schneidkante läuft automatisch ab: „Nach wenigen Sekunden steht der gemessene 3D-Datensatz der Schneidkante zur Verfügung und wird zusätzlich in Form eines 3D-Plots am Monitor der Steuerung angezeigt.”
Bei diesem Streifenprojektionsverfahren von GFM wird die Werkzeugschneide mit einem Streifenmuster beleuchtet, das für das gesamte Messfeld gleichzeitig von einer auf Mikrospiegel-Technologie (DLP) basierenden Projektionseinheit erzeugt wird. Das Messfeld wird mit einer hoch auflösenden elektronischen Kamera unter einem Triangulationswinkel aufgenommen und die perspektivischen Höheninformationen dann sekundenschnell in der Steuerung ausgewertet.
Auflösung im Sub-µm-Bereich
Thomas Eßwein: „Ein Alleinstellungsmerkmal dieses Messverfahrens der digitalen Streifenprojektion über Mikrospielarrays ist, dass relativ große Messflächen bis zu einigen Quadratmillimetern mit hoher Auflösung im SubÂmikrometerbereich in wenigen Sekunden gemessen werden können”. Die Erhöhung der Standzeit von Werkzeugen führt, so Thomas Eßwein, automatisch zu einer Kostenreduktion im Fertigungsprozess: „Um dieses Potenzial zu nutzen, steigen die Anforderungen an die Geometrie der Werkzeuge und ihrer Schneidkanten sowie deren Messung ständig. Die Integration des GFM-Schneidkantensensors als dritten optischen Sensor auf den Geräten der Kalimat A/S-Baureihe trägt diesem Umstand optimal Rechnung.” Das Festlegen sämtlicher Schleifdaten solcher Werkzeuge dauert heute auf der Schleifmaschine fast so lange wie der Schleifvorgang selbst. Hier soll das Messgerät wesentlich zur Rationalisierung innerhalb der Fertigungskette beitragen. Das Gerät erfasst Werkzeuggeometrien, die im Durchlicht nicht mehr messbar sind, mit einer zweiten schwenkbaren Kamera im Auflichtverfahren.
Alle zum Schleifen der Werkzeuge relevanten Parameter der Schneidengeometrie wie Spiralsteigung, Freiwinkel und Drallwinkel sowie Radien oder Kreise und deren Abstand können laut Thomas Eßwein problemlos ermittelt und direkt in die Maschinensteuerung übertragen werden.
Zu guter Letzt ist dann die Inspektion und Protokollierung fertiger Werkzeuge mit deren Schneid- sowie Kantengeometrien mit einem Kalimat A/S und integriertem GFM-Sensor auf nur einem einzigen Gerät möglich. „So wird das Gerät”, ist sich Thomas Eßwein sicher, „zu einem echten optischen Mehrfunktionenmessgerät auch für die Qualitätssicherung.”
Profiwissen pur: Optimierung ist Pflicht
Obwohl meist typenspezifische Erfahrungen vorliegen, welches Werkzeug sich für eine Anwendung besonders gut eignet, ist eine weitere Optimierung durch Anpassung der Schneidkantenverrundung möglich. Da allerdings bei den Verrundungsverfahren verschiedene Prozessparameter nur bedingt überwacht werden können und zudem etwa bei unterschiedlichen Durchmessern zusätzlich variiert werden müssen, ist eine genaue Messung der Kantengeometrie notwendig, um Ergebnisse reproduzieren und auf andere Werkzeuge übertragen zu können.
Zum Thema „Schneidkantenverrundung” bietet Kelch & Links am 20. und 21. Januar 2009 einen Workshop an. Weitere Informationen sind unter www.kelch.de erhältlich.
