31. AUGUST 2014

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Der direkte Draht zum Werkzeugbau


Schnelle NC-Programmierung und Daten-Direktübertragung für den automatisierten Werkzeugbau

Kann eine Einzelfertigung mit CNC-Bearbeitungszentren automatisiert werden? Zum Beispiel ein Werkzeugbau? Ja! Vor allem wenn ein unkompliziertes NC-Programmiersystem die schnelle Programmerstellung möglich macht und wenn die DNC-Übertragung direkt, ohne Zwischenstationen oder Zusatz-Terminals, erfolgt. Bei Kern-Liebers in Schramberg jedenfalls arbeitet ein solches System sehr erfolgreich: Ein Werkzeugbau am direkten Draht

Der Maschinenpark ist es zunächst, der überrascht: Was haben Bearbeitungszentren in einem klassischen Werkzeugbau verloren, und wieso noch zusätzliche CNC-Fräsmaschinen? Im 90 Mitarbeiter großen Werkzeugbau der Kern-Liebers GmbH in Schramberg werden diese CNC-Maschinen allerdings für eine völlige Selbstverständlichkeit gehalten: Ein Bearbeitungszentrum von Hermle, gepaart mit drei CNC-Fräsmaschinen mit Werkzeugmagazinen bis zu 32 Plätzen bilden hier eine zentrale Fertigungsinsel für die Zerspanung. Gebohrt und gefräst wird - natürlich - NC-programmiert.

Fünf Schritte entfernt befindet sich für diese Maschinen die Versorgungsstation, die NC-Programmierung, in einem an den Werkzeugbau eng angelehnten Büro. Von hier wird der Werkzeugbau ferngesteuert. Hier entstehen die meisten der NC-Programme, die dann per Draht im DNC-Betrieb direkt an diese vier CNC- Bearbeitungsmaschinen weitergeleitet und dort abgearbeitet werden.

„So um die 10.000 Werkzeuge“ schätzt der Abteilungsleiter für den Werkzeug- und Vorrichtungsbau, Dipl.-Ing. (FH) Bernd M. Angst, laufen derzeit lebendig um. Kein Wunder bei dem breiten Produktspektrum, das bei Kern-Liebers produziert wird: Beispielsweise technische Federn aller Art, Platinen als Verschleißteile für Wirk- und Strickmaschinen, Dosieranlagen, Feinschneid- und Stanzteile sowie Baugruppen für die Fahrzeugindustrie. Für alle Bereiche erstellt der Werkzeugbau die Betriebsmittel, Vorrichtungen, Normalstanz- und Feinschneidwerkzeuge. Die Werkzeuge sind dabei die Standard-Aufgabe, aber auch Teile für die eigenen Sondermaschinen werden im Werkzeugbau miterledigt.

Eine Kombinierte Fertigung ist es also, die der Werkzeugbau bewältigen muß: Maschinenbauteile und teilweise hochpräzise Werkzeuge, und von den Werkzeugen sind es rund 400, die jährlich entstehen: „Durchschnittlich fertigen wir also ein Werkzeug pro Tag“, so rechnet der Abteilungsleiter für den Werkzeug- und Formenbau Bernd M. Angst die Jahresleistung herunter.


Damit diese Teilevarianten und die Werkzeugteile produziert und programmiert werden können, ist natürlich für jedes Teil, das auf die Maschinentische der Bearbeitungszentren kommen soll, ein eigenes NC-Programm nötig. Wiederholteile gibt es da kaum und wenn, dann in modifizierter, abgeänderter Form. Und daß ein Stanz- und Feinschneidwerkzeug üblicherweise aus Teilen besteht, die so wohl nie wieder auftauchen, ist auch klar. Sogar die Grundplatten variieren in den Abmessungen, Aussparungen und im Bohrbild beträchtlich. Das heißt, für jedes Teil der Fertigung muß ein NC-Programm geschrieben werden, zehn solche Programme sind es üblicherweise, die derzeit, am Tag ›generiert‹ werden müssen - und es werden mehr. Um das wirtschaftlich leisten zu können, muß ein NC-Programmiersystem schon sehr schnell, einfach zu bedienen und leistungsfähig sein.

Allerdings erleichtert das vorhandene NC-Programmiersystem diesen Programmieraufwand erheblich und das DNC-System von ›GNT, Gesellschaft für NC Technologie‹, bringt alle Programme dann auch noch ohne Umwege an die Maschinen. Geliefert wurde dieses CAM-NC-DNC- System als Gesamtpaket, von der ›NC-Programmiertechnik GmbH‹ aus Donzdorf bei Göppingen: Es umfaßt das NC-Programmiersystem ›RADU-CAM‹ für das Bohren und Fräsen, mit den Post-Prozessoren für die betroffenen Maschinensteuerungen, und wurde inklusive des DNC-Systems ›GNT light plus‹ komplett geliefert und installiert.

Natürlich ist die Wirtschaftlichkeit solcher Systeme immer stark davon abhängig, wie leicht, einfach und automatisiert sich von CAD in NC-Programme umsetzen läßt - und wie schnell die Programme dann auch an die Maschinen kommen: „Schnell erstellt - und schnell bereitgestellt“ heißen dabei die Kriterien für einen Einsatz, der sich auch rechnet. Beides erfüllen die Systeme von RADU und GNT: Als Systemlieferant bestätigt Gerhard Bürgler, Gesellschafter-Geschäftsführer der NC Programmiertechnik GmbH: „Richtig, das Angebot bei NC-Programmiersystemen unterscheidet sich technisch oftmals nur in Nuancen, da müssen die Unterschiede im Bedienungskomfort, in der Anpassungsfähigkeit und im Service liegen, vielleicht auch noch in den Beschaffungskosten“. Bei Kern-Liebers sind jedenfalls Abteilungsleiter Bernd M. Angst und der Meister für die Vorfertigung, Franz Herzog, mit ihrem Lieferanten in diesen Punkten „... sehr zufrieden“.

Franz Herzog, als Meister der Vorfertigung ganz nah am Geschehen, erklärt die Strategie, nach der heute bei Kern-Liebers mit dem NC-System vorgegangen wird: „Was unter einer halben Stunde Programmieraufwand verlangt, wird an der Maschine programmiert, bei mehr als 30 Minuten geht es in die NC-Programmierung“. Diese NC-Programmierung steht im besten Kontakt mit dem Werkzeugbau und hat per Sichtkontakt Einblick in die Fertigung. Das technische Know-how sitzt ganz nahe an den Maschinen. Für die Erstellung der NC-Programme wird das RADU-CAM-System mit Geometrien aus der hauseigenen CAD-Konstruktion versorgt. RADU-CAM kann üblicherweise von Schnittstellen wie IGES, DXF, VDAFS Daten übernehmen, zum Hewlett-Packard-CAD ME 10 besteht sogar eine Direktschnittstelle mit Attributsübernahme.

Bei der Umsetzung in NC-Maschinenprogramme helfen dann eine reduzierte Befehlsgebung und aufgabenbedingte Makros: Die praxisorientierten Arbeitsvorgänge, wie beispielsweise das Abarbeiten be-stimmter Durchmesser und Bohrungsarten bei Bohrbildern, werden automatisch zusammengefaßt, werkzeugoptimiert, sie machen die Programmierung leicht und schnell: „Heute lohnen sich auch kurze Programme, weil es so einfach ist und so schnell geht ....“, erklärt Franz Herzog. Allerdings muß es sich auch wirklich lohnen, für ein Teil zu programmieren: Meist geht es um Teile, die so komplex sind, daß eine Programmierung vor Ort gar nicht möglich ist. Die Schallgrenze bei Kern-Liebers ist auf eine halbe Stunde festgelegt: Was in der Programmierzeit unter dieser Grenze liegt, kann noch an der Maschine programmiert werden, was aber selten passiert. Häufiger, vor allem „weil die Teile doch so komplex sind“, kommt es vor, daß da an der Maschine gar nichts mehr zu machen ist. Die NC-Maschinenprogramme für die komplizierteren Teile kommen dann direkt von den Programmierplätzen der NC-Programmierung in die Maschinensteuerungen der unterschiedlichen Maschinen von Hermle und Maho.

Dort steht an jeder ein Mann, der die Programme entweder schreibt, abholt und abliefert oder auch optimiert und verändert zurückschickt. Dabei verblüfft zunächst, daß nirgends ein DNC-Terminal auf die Steuerungen oder die Maschinen aufgepfropft ist. Es geht anscheinend auch ohne! Tatsächlich geht es ohne, weil es sich bei dem integrierten DNC-System GNT light plus um ein Soft- und Hardware-System für die Versorgung von Werkzeugmaschinen mit NC-Maschinenprogrammen handelt, das ohne jedes zusätzliche DNC-Terminal und Zusatztastatur an den Fertigungsmaschinen auskommt. Im Direktbetrieb gelangen die Daten, auf Anforderung, ohne Umwege über Zwischenspeicher, in die spezifische Maschinensteuerung. Mit der DNC-Software von GNT ist es möglich, bis zu 16 Steuerungen zu einem System zusammenzufassen, die dann alle NC-Daten entweder empfangen oder absenden können - direkt aus der Steuerung, ohne jedes Zusatz-DNC-Terminal oder einen Personal Computer (PC) als Zwischenstation. Die Mitarbeiter in der Fertigung können damit Programme laden und abrufen, auch modifizieren und zurückschicken - per Ziffernfolge und auf Tastendruck, direkt aus ihrer Maschinensteuerung.

Möglich ist dies, weil die jeweilige Programm-Nummer und die jeweilige Übertragungsrichtung (Absenden oder Empfangen) direkt an der Steuerung in ein Pseudo-NC-Programm eingetragen wird und so, über die Schnittstelle der Steuerung, direkt an den zentralen NC-Computer in der NC-Programmierabteilung gesendet oder von dort empfangen werden kann. Das Pseudo-NC-Programm, Dummy genannt, enthält in einer achtstelligen Ziffernfolge alle notwendigen Informationen und dient als Shuttle, Wegweiser und Transporteinrichtung für den Datentransfer des eigentlichen NC- Programms aus dem System-Computer.

Hardware für das GNT-DNC-System ist bei Kern-Liebers herzlich wenig zu sehen: Sie besteht im wesentlichen nur aus einer PC-Einsteckplatine (Risc-CPU) im Computer und Modulen in einem Schutzgehäuse. Dieser kleine Schaltkasten direkt neben dem Programmier-Computer in der NC-Programmierung, von dem die Datenleitungen dann an die einzelnen Maschinen geführt werden, ist schon fast alles, was an Aufwand zu bemerken ist. An den Steuerungen der Werkzeugmaschinen ist lediglich eine bescheidene Leuchtanzeige (LED-Statusanzeige) montiert, die Bereitschaft und den Sende- oder Empfangsbetrieb signalisiert. Die direkte Programmübertragung in die Maschinensteuerungen ist problemlos.
Das CAM-NC-DNC-System bei Kern-Liebers arbeitet seit Jahresanfang 1997, und inzwischen haben Bernd M. Angst und Franz Herzog schon verblüffende Erfahrungen gemacht: „Wir fertigen erheblich mehr als früher, wir sind glatt um die Hälfte schneller geworden auf den Bearbeitungszentren und haben dazu noch eine um 30 Prozent erhöhte Maschinennutzung“. Besser kann es fast nicht sein.

Das Programmiersystem RADU-CAM und das GNT-DNC-System als Transporteinrichtung zwischen Programmierung und Fertigung haben sich für die Versorgung der vier Bearbeitungszentren als sehr vorteilhaft erwiesen. Später sollen deswegen auch noch andere Technologien, wie das Senkerodieren, dazukommen. Wurde das RADU-System mit der GNT-Datenübertragung bewußt gewählt oder war es ein Glückstreffer? „Natürlich gab es viele Gründe, sich für dieses System zu entscheiden“, so Bernd M. Angst: „Nein, wir haben viel getestet, viel angesehen, manches im Hause vorführen lassen. Aber das RADU-System mit GNT-DNC hat sich als am geeignetsten erweisen. Die Leute sind auf uns eingegangen, das System wurde unseren Erfordernissen angepaßt.“

Was er nicht so deutlich sagt: Mit rund 70.000 Mark Beschaffungskosten für Hard- und Software war das Programmier- und DNC-System auch noch so preiswert, daß es ihm die Wirtschaftlichkeitsberechnung erheblich erleichtert hat.









Ausgabe:
m+w 01/1998
Unternehmen:
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