Fachbericht: Messtechnik in der Komplettbearbeitung

Auf den Werkzeugmaschinen von WFL entstehen weltweit anspruchsvolle Teile mit hohen Genauigkeiten, beispielsweise Kompressorrotoren in automatisierter Komplettbearbeitung. Ein wichtiger Bestandteil dieser Lösung ist die Messtechnik von Blum-Novotest, die Werkstückkonturen in der originalen Aufspannung sekundenschnell scannt.
In der M40 Millturn eingewechselter Messtaster TC63-Digilog auf der Oberfläche des gefrästen Rootsrotors: Der Taster bewegt sich ‚scannend‘ mit bis zu 2m/min und erzeugt so in kurzer Zeit tausende Messwerte.
In der M40 Millturn eingewechselter Messtaster TC63-Digilog auf der Oberfläche des gefrästen Rootsrotors: Der Taster bewegt sich ‚scannend‘ mit bis zu 2m/min und erzeugt so in kurzer Zeit tausende Messwerte.

Innerhalb von WFL Millturn Technologies ist der Bereich Tooling Solutions speziell auf die Zerspanung schwieriger Bearbeitungsbereiche ausgerichtet. Dabei wird im österreichischen Linz das Ziel verfolgt, mit intelligenten Werkzeuglösungen ein komplexes Werkstück noch schneller und genauer herzustellen. Ein Beispiel dafür stellt das Testwerkstück eines Rootsrotors dar. Bei dem rund 400mm langen Teil mit etwa 160mm Außendurchmesser aus Grauguss GG60 handelt es sich um den Läufer eines Drehkolbenverdichters. Unter Verwendung spezieller Formfräser dreht und fräst er diesen Rotor auf der M40 Millturn bis auf Endmaß in Schleifqualität. Das geschieht im automatisierten 24/7-Betrieb mit enorm verkürzten Durchlaufzeiten.

Hightech-Kombination notwendig

Bisher war das Schleifen in der Rotorenfertigung nötig, weil die erforderliche Genauigkeit und Oberflächengüte durch Fräsen nicht erreicht wurde. „Mit dem neuen Verfahren können wir zwar nicht bei allen Anwendungen auf das Schleifen verzichten, in diesen Fällen reicht es aber, dass sich mit unserer Vorgehensweise die Schleifzugaben erheblich reduzieren – denn das Schleifen auf Rund- und Profilschleifmaschinen ist bei Kompressorrotoren immer ein extrem aufwendiger und teurer Vorgang“, erläutert Manfred Baumgartner, der als Produktmanager den Bereich WFL Tooling Solutions verantwortet. „Das Schlichtfräsen wird beim gezeigten Rootsrotor übrigens auf drei verschiedene Formfräser aufgeteilt und die Übergänge zwischen den Fräsern durch automatisches Messen korrigiert. Darum benötigen wir hier die Kombination aus Hightech-Werkzeug, einer Regelkomponente und optimaler Messtechnik.“

WFL setzte die Digilog-Technologie von Blum erstmals in Form des Rauheitsmessgerätes TC63-RG ein.
WFL setzte die Digilog-Technologie von Blum erstmals in Form des Rauheitsmessgerätes TC63-RG ein.Bild: Blum-Novotest GmbH

Algorithmus für optimale Korrekturen

Beim Schlichtprozess wird zunächst auf ein paar Zehntel Millimeter Übermaß vorbearbeitet. Die Messung dieser Kontur geschieht auf der Maschine. Maschinenseitig wird hierfür der digital-analog arbeitende Messtaster TC63-Digilog von Blum-Novotest eingewechselt, mit dem die Linzer direkt in der Aufspannung das gefräste Profil über den gesamten Umfang hinweg scannen. So werden in diesem Fall die Formgenauigkeit und die Konzentrizität des Bauteils festgestellt, ‚und zwar superschnell‘, wie WFL betont. Aus der auf diesem Wege ermittelten Kontur – auch dargestellt am Display der Steuerung – berechnet ein Algorithmus für jeden Werkzeugeingriff die optimalen Korrekturen. Anhand dieser Korrekturwerte wird das Werkzeug dann für die nächste Bearbeitung in zwei Richtungen verschoben sowie in der C-Achse verdreht und so über diese drei Achsen die Ist- an die Soll-Kontur angepasst. Die Soll-Kontur (am Display als schwarze Kurve dargestellt) orientiert sich am 3D-Modell des Bauteils, das vom 3D-CAD- und CAM-System geliefert wird und womit der Programmierer auch die NC-Daten ableitet.

Darstellung der Kontur im von WFL entwickelten Softwareprogramm: Die schwarze Linie visualisiert das Soll-Maß, die blaue das gescannte Ist-Maß und in Rot ist die vorgegebene Toleranz zu sehen.
Darstellung der Kontur im von WFL entwickelten Softwareprogramm: Die schwarze Linie visualisiert das Soll-Maß, die blaue das gescannte Ist-Maß und in Rot ist die vorgegebene Toleranz zu sehen.

Von Beginn an faszinierend

WFL integriert Messtechnik von Blum-Novotest schon seit vielen Jahren in die Maschinen, allerdings meist Lasersysteme zur Werkzeugmessung. Als Blum vor etwa vier Jahren die digital-analog arbeitenden Messtaster mit Shark360 Digilog-Messwerk vorstellte, faszinierte WFL das damit mögliche scannende Tasten von Beginn an. Jedoch ging es den Linzern zunächst um die automatische Rauheitsmessung, die mit der ebenso digital-analog messenden RG-Tasterreihe – in diesem Fall dem TC63-RG – möglich ist. Seither findet auf Millturn-Maschinen auf Wunsch die Rauheitsmessung im Rahmen einer In-Prozess-Lösung komplett automatisch statt, ohne die Maschinentür öffnen zu müssen, wie es beim sonst üblichen manuellen Ermitteln der Rauheitswerte notwendig ist. Dies bietet entscheidende Vorteile in der Fertigung, gerade bei automatisierten Prozessen im Mannlosbetrieb.

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