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Messgenaue Qualität produzieren

: Blum-Novotest


Ernst+Landerer, Spezialist für Aluminium-Kokillenguss und langjähriger Partner führender Getriebehersteller, setzt die Fertigungsmesstechnik von Blum-Novotest ein, um immer schneller und günstiger, gleichbleibend präzise Qualität liefern zu können.

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Der Messtaster TC52 kann mit einer Messgeschwindigkeit von bis 2 m/min betrieben werden und liefert auch im Kühlmittel sichere Messergebnisse.

Der Messtaster TC52 kann mit einer Messgeschwindigkeit von bis 2 m/min betrieben...

Ein Workshop für Messtechnik war 2009 der Ausgangspunkt für die Zusammenarbeit von Blum-Novotest mit der Ernst+Landerer GmbH+Co. KG aus dem schwäbischen Balzhausen. Geschäftsführer Thomas Ernst bestellte gleich vor Ort die ersten Mess- und Werkzeugtaster bei Blum – und schon ein halbes Jahr später wurde die Zahl der Taster aufgestockt. Mittlerweile sind weitere Maschinen – u. a. eine neue Horizontal-Bearbeitungsmaschine mit Palettenwechsler und Pool für sechs Paletten – mit der Messtechnologie von Blum ausgestattet worden, so dass jedes Bearbeitungszentrum bei Ernst+Landerer, an dem hochgenaue Teile gefertigt werden, mit einem Werkzeugtaster Z-Nano sowie einem Messtaster TC52 bestückt ist. Somit sind insgesamt über 25 Systeme von Blum in Balzhausen im Einsatz.

Die Rohteile werden mit geringstem Bearbeitungsaufmaß gegossen. Für jedes Werkstück gibt es eine eigene Vorrichtung zum Spannen auf der Bearbeitungsmaschine. Die Anforderungen der Bauteile sind derart komplex, weshalb nahezu alle Teile in einer einzigen Aufspannung bearbeitet werden. Je nach Größe können bis zu vier Bauteile parallel in einem Arbeitsdurchgang gefertigt werden.

Jahrelang sind die Teile nach der Bearbeitung auf eine 3D-Messmaschine transferiert und vermessen worden. „Der Messaufwand war nötig, aber sehr zeitaufwendig. Falls sich bei bereits fertigbearbeiteten Bauteilen eine Toleranzabweichung zeigte, konnte nur mit sehr hohem Aufwand nachbearbeitet werden. Die logische Konsequenz war deshalb, das Bauteil bereits im Bearbeitungszentrum zu vermessen. Über 3-Punkt-Messgeräte
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Der kabellose Werkzeugtaster Z-Nano IR sendet das Schaltsignal per Infrarotübertragung.

Der kabellose Werkzeugtaster Z-Nano IR sendet das Schaltsignal per Infrarotübertragung.

haben wir per Hand z. B. einen bestimmten Durchmesser des jeweils zum Schluss bearbeiteten Bauteils vermessen. Wenn dieser noch innerhalb der Norm lag, mussten sich alle zuvor gespindelten Durchmesser ebenfalls innerhalb der Toleranzen befinden“, blickt Thomas Ernst zurück.

Der Weg zur effektiven Lösung

Das war einerseits zeitaufwendig, denn die Maschine musste während des Messvorgangs gestoppt werden – und andererseits fehleranfällig, weil von Hand gemessen wurde und bei dieser Messmethode die Oberflächen absolut sauber sein mussten.

Deswegen war eine bessere Lösung nötig – und die zeigte sich beim Im-Prozess-Messen. Fast 90 % der Bearbeitungszentren sind bei Ernst+Landerer von Haas. Zwei davon hatten einen Messtaster mit im Lieferumfang. Damit war erstmals eine Messung während des Bearbeitungsprozesses möglich. Allerdings stellte sich bald heraus, dass die Messungen damit sehr lange dauerten und die Werkstücke frei von Kühlmittel sein mussten, um Messfehler zu vermeiden. Über den Lieferanten der Bearbeitungszentren wurde Thomas Ernst schließlich auf den bereits angesprochenen Workshop von Blum-Novotest aufmerksam.

Durch den Einsatz der Blum-Messtaster hat sich bei Ernst+Landerer insbesondere die Verfügbarkeit
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Mehrfachaufspannung: Bei diesem Bauteil werden fünf Stück in einem Arbeitsgang bearbeitet.

Mehrfachaufspannung: Bei diesem Bauteil werden fünf Stück in einem Arbeitsgang...

der Bearbeitungszentren deutlich verbessert – so sind die Einfahrzeiten geringer und die Prozesssicherheit signifikant höher geworden.

Im Vergleich zu anderen Metallbearbeitungsverfahren sind beim Gießen Gefügeunregelmäßigkeiten häufig, die durch Verunreinigungen beim Guss auftreten können. Keramische Teilchen im Guss z. B. können am Werkzeug vorzeitigen Verschleiß bewirken. Bei Bohrungen mit Durchmessern im unteren Millimeter-Bereich kann es häufig zum Bruch des Werkzeugs kommen.

Mit Z-Nano fehlerhaftes Arbeiten und Werkzeugbruch vermeiden

Wenn während der Bearbeitung ein Werkzeug gebrochen war oder fehlerhaft arbeitete, dann konnte dies früher erst nach Beendigung des gesamten Bearbeitungszyklus per Sichtkontrolle festgestellt werden. „Seitdem wir den Werkzeugtaster Z-Nano einsetzen, ist kein Bauteil mehr gefertigt worden, bei dem die Mitarbeiter am Ende erkennen mussten, dass ein Gewinde fehlte, weil ein Bohrer unbemerkt gebrochen war. Wir führen jedes einzelne Werkzeug nach der Bearbeitung des Bauteils zum Z-Nano und kontrollieren es sekundenschnell. Dadurch stellen wir sicher, dass das Werkzeug funktionsfähig ist und der entsprechende Bearbeitungsschritt auch durchgeführt wurde“, betont Thomas Ernst. Falls der Z-Nano einen Schaden am Werkzeug erkennt, wird die Bearbeitung unterbrochen. Der Mitarbeiter wechselt das Werkzeug, dann kann das Bearbeitungsprogramm fortgesetzt werden.

Bei Ernst+Landerer findet mit dem
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Ein Mitarbeiter von Ernst+Landerer beim Kokillenguss: Viele Bauteile werden noch von Hand gegossen.

Ein Mitarbeiter von Ernst+Landerer beim Kokillenguss: Viele Bauteile werden...

Z-Nano die Längen-Kontrollmessung der Werkzeuge statt. Aktuell wird keine Temperaturkompensation durchgeführt, obwohl der Z-Nano dazu in der Lage wäre. Die Wiederholgenauigkeit liegt bei 0,2 µm. Durch die Vermessung des Werkzeugs wird auch sichergestellt, dass das Gewinde tatsächlich korrekt geschnitten wird. Im Laufe der Bearbeitungszyklen kann es vorkommen, dass sich der Gewindebohrer in der Spannzange zurückschiebt. Dann verringert sich die Gewindetiefe.

Bauteil-Lageüberprüfung mit Blum-Messtaster TC52

Neben dem Werkzeugtaster Z-Nano ist auch der Blum-Messtaster TC52 aus der Fertigung in Balzhausen nicht mehr wegzudenken. Er ist rotationssymmetrisch aufgebaut und kann deshalb ein konstantes Antastverhalten ohne Vorzugsrichtung aufweisen. In der Kokillen-Gießerei wird er zur Nullpunkterfassung, zum Nachmessen von Passungen sowie zur Positionskontrolle der Vorrichtung eingesetzt.

Um ein Bauteil mit einer Aufspannung bearbeiten zu können, haben die Mitarbeiter von Ernst+Landerer eine Vorrichtung entwickelt, auf der das Bauteil wie auf einem Teller gedreht werden kann. Zur Verhinderung einer Kollision wird auf dem Bauteil ein Messpunkt definiert. Dieser Messpunkt wird mit dem Messtaster TC52 angefahren. Durch die Vordefinition des Messpunktes im Raum wird die Lage des Bauteils im Raum bestimmt. Nach den Voreinstellungen dürfen dann bestimmte Verfahrwege nicht durchgeführt werden, da es sonst zur Kollision kommt. Damit findet eine Lageüberprüfung des Bauteils in der Ebene statt.

Bei der Kontrolle mit dem Messtaster TC52 fließt
das Kühlmittel unvermindert weiter. Der Messtaster arbeitet mit einer etwas höheren Messkraft und benötigt eine gewisse Auslenkung zur Erzeugung des Schaltsignals. Deshalb führt Kühlmittel auf der Werkstückoberfläche zu keiner Fehlmessung. In dem Moment, in dem durch das optoelektronische Messwerk das Schaltsignal generiert wird, werden zugleich die Maschinenachsen ausgelesen und im Speicher der Steuerung abgelegt. Die tatsächliche Position des Werkstücks oder andere Messwerte stehen damit zur Verfügung.

Wartungsfrei über lange Zeit

Durch das berührungslose Schaltprinzip ist das Messwerk sämtlicher Blum-Taster verschleißfrei und erlaubt einen wartungsfreien Einsatz über einen langen Zeitraum. Bereits vor Einzug der Messtechnologie von Blum-Novotest gab es bei den Schwaben im Übrigen wenige Reklamationen. Diese Zahl hat sich seit dem Einsatz der Messtaster weiter verringert. So kamen bei einer Produktfamilie hochgenauer Getriebeteile, von denen ca. 20.000 Stück im Jahr hergestellt werden, 2010 weniger als zehn reklamierte Werkstücke zurück.

„Wir messen inzwischen alle Getriebeteile, die mit Passungen versehen sind, mit den Messtastern von Blum. Es hat sich einfach herausgestellt, dass dies tatsächlich schnell und zuverlässig funktioniert. Wir hatten zwar vorher schon gute, maßgenaue Teile gefertigt, allerdings mit erheblich mehr Mess- und Zeitaufwand. Auch wenn es messtechnische Fragen gibt, liegt bereits am nächsten Tag eine Lösung vor“, fasst Thomas Ernst zusammen.
Der Messtaster TC52 kann mit einer Messgeschwindigkeit von bis 2 m/min betrieben werden und liefert auch im Kühlmittel sichere Messergebnisse.
Der kabellose Werkzeugtaster Z-Nano IR sendet das Schaltsignal per Infrarotübertragung.
Mehrfachaufspannung: Bei diesem Bauteil werden fünf Stück in einem Arbeitsgang bearbeitet.
Ein Mitarbeiter von Ernst+Landerer beim Kokillenguss: Viele Bauteile werden noch von Hand gegossen.
Beispiele eines hochgenauen Bauteils für die Antriebstechnik.


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Messtaster, Automatisierung

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