Fachartikel: Wohltemperierte Zerspanung

Bei der Produktion von Radsätzen für Schienenfahrzeuge bei den ÖBB erfasst ein m&h-Messtaster die Temperatur der Werkstücke. Anschließend bestimmt ein verlängerter Kreuztaster die Werkstücklage, bevor die Bearbeitung startet - für weniger Fehler und mehr Produktivität.
Fertigung von Radsätzen für schnelle Züge bei ÖBB Technischer Service in Knittelfeld.
Fertigung von Radsätzen für schnelle Züge bei ÖBB Technischer Service in Knittelfeld.Bild: m&h Inprocess Messtechnik GmbH

Der Konzernbereich Technische Services GmbH (TS) der Österreichischen Bundesbahnen (ÖBB) gilt in Bahnkreisen als führender Instandhalter von Radsätzen für schnelllaufende Lokomotiven, Triebwagen und sämtliche Arten von Schienenfahrzeugen. Das gilt sowohl für die Züge der ÖBB als auch für viele andere Anbieter. Im modernen Radsatzzentrum am TS-Standort in Knittelfeld (Steiermark) werden im Mehrschichtbetrieb Radsätze mit höchster Präzision produziert bzw. nach vorgeschriebenen Laufleistungen komplett überarbeitet.

Die geforderte hohe Genauigkeit muss penibel und auf den einzelnen Radsatz zurückverfolgbar dokumentiert werden. Die Vorschriften der Bahnämter sind dabei streng – bis hinein in die einzelnen Produktionsabläufe. Einer der kritischen Fertigungsschritte solcher Radsätze ist die optimale Paarung von Laufachse und Rädern.

Die Radnaben werden auf einer Vertikaldrehmaschine auf genaues Paarungsmaß zur Laufachse gedreht.
Die Radnaben werden auf einer Vertikaldrehmaschine auf genaues Paarungsmaß zur Laufachse gedreht. Bild: m&h Inprocess Messtechnik GmbH

Werkstücktemperatur maßgeblich

Die Temperaturen eines Rades dürfen zu Beginn der Zerspanung nicht mehr als 5 °C von der Umgebungstemperatur in der Werkstatt abweichen. Es gilt also, die Temperaturen aller Räder unmittelbar vor der Nabenbearbeitung zu messen und zu protokollieren. Die Maschine der ÖBB ist mit einem m&h-Messtaster von Hexagon ausgerüstet. Zum Einsatz kommt zudem ein Taster, um die Temperatur der Werkstücke zu prüfen. Eingeschraubt in einen normalen Tasterkörper ist hier ein stabförmiger Messfühler.

Er wird wie ein Messtaster aus dem Werkzeugmagazin eingewechselt und zur vorgesehenen Messstelle verfahren. Dort wird der Taster für einige Sekunden auf die Werkstückoberfläche gedrückt und ein Thermoelement misst die Temperatur. Die Kommunikationseinrichtung des Messtasters übermittelt die Daten anschließend an die Maschinensteuerung. Das kann entweder per Infrarotsignal oder über Funk (433MHz oder 2,4GHz) geschehen.

>>Die Taster funktioieren ohne jedes Problem in diesem schwierigen Umfeld<<

Konkret bedeutet das: Zur Radnabenbearbeitung wird eine Radscheibe auf den Drehteller der Vertikaldrehmaschine eingespannt. Anschließend wird im Bereich der Radnabe, die passend zur Achse ausgedreht werden soll, die Temperatur gemessen und von der Maschine an das PPS-System gemeldet und dort dokumentiert. Liegt die Temperatur innerhalb des Toleranzbereiches, erfolgt die Freigabe der Bearbeitung. Ist die Temperaturdifferenz größer, wird der komplette Radsatz ausgeschleust und erst später wieder aufgerufen. In diesem Fall werden in der Zwischenzeit andere Radsätze bearbeitet, sodass die Maschine immer produziert. „Wir brauchen für eine Radbearbeitung etwa 8-10min“, erläutert Ing. Norbert Tauzil von der ÖBB. „Die Maschine muss laufen, damit wir die geplante Produktivität erreichen.“

Der Temperatur-Messtaster bestimmt die Temperatur des Werkstücks, während der Messtaster mit Verlängerung im Revolver auf seinen Aufruf zur Geometriemessung wartet.
Der Temperatur-Messtaster bestimmt die Temperatur des Werkstücks, während der Messtaster mit Verlängerung im Revolver auf seinen Aufruf zur Geometriemessung wartet. Bild: m&h Inprocess Messtechnik Gmbh

Stets präzise Messungen

Wenn die Temperatur stimmt und die Bearbeitung freigegeben ist, kommt ein Messtaster mit Tastkreuz zum Einsatz, um die genaue Lage der Radscheibe in der Aufspannung zu ermitteln. Genutzt wird dafür der modulare Messtaster von m&h. Im Taster befindet sich eine eingeschraubte Verlängerung, die m&h in verschiedenen Standardlängen aus Stahl oder Karbonfaser anbietet.

Die Verlängerungen mit einem Durchmesser von 25mm besitzen an den Enden Gewinde und Flansche ebenso wie gold-plattierte Kontakte für eine optimale Signalweitergabe. Deshalb können sie nahezu beliebig aufeinander aufgeschraubt werden und sich so jeder Messaufgabe sowie Werkzeuggeometrie bestens anpassen. An der Verlängerungsspitze sitzt das eigentliche Messwerk. So gelangt es in die unmittelbare Nähe der Messstelle und gewährleistet damit eine stets gleichbleibend hohe Genauigkeit beim Messen.

Wie der Temperaturfühler ist auch der Messtaster mit Verlängerung im Revolver der Maschine untergebracht. Sie sind unempfindlich gegenüber umherfliegenden Spänen, Kühlmittel oder Ölnebel und bewähren sich ohne besondere Schutzmaßnahmen in diesem rauen Umfeld. Durch Antasten mit dem Tastkreuz errechnet die Steuerung die Werkstücklage und die Radscheibe kann optimal und gleichbleibend präzise bearbeitet werden. Der Verantwortliche für diese Fertigung Norbert Tauzil zeigt sich begeistert: „Trotz der offenen Platzierung der Taster im Revolver der Maschine funktionieren sie ohne jedes Problem in diesem schwierigen Umfeld. Das spricht absolut für Hexagon.“

Rundum gelungen

„Die Reduzierung von Fehlern durch die automatische Messung der Temperatur verhindert sonst üblichen Lieferaufschub. Im Betriebsablauf ist die Reduzierung von Rüstzeiten wegen weniger Vor- und Zurückwechseln von Radsätzen deutlich spürbar“, führt Ing. Norbert Tauzil weiter aus. Auch die Messung der genauen Lage und Dimension der Nabe mit dem Tastkreuz zeigt Wirkung: „Wir sind nun etwa im Faktor 10 besser in den Toleranzen. Selbst mit der aus dem Revolver ragenden Verlängerung des Messtasters gab es noch nie Probleme. Bei Auskünften und Servicefragen reagiert m&h immer schnell und zeigt eine hervorragende Verfügbarkeit. Wir haben nun einen echten Durchlauf, immer die vollständige Dokumentation und vermeiden damit Fehler. Wir sind wirklich begeistert und fertigen auf modernstem Standard.“

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