Automatisierte Feinspindelwerkzeuge - Clevere Systemkombination

Spindelkopf kommuniziert über Funkschnittstelle eines Messtasters

Das ist weltweit einmalig: Unser intelligentes Feinspindelsystem KOMflex kommuniziert mit der BLUM Funkschnittstelle RC66. In Kombination mit einem beliebigen Messaufnehmer ermöglicht dies eine vollautomatische Durchmesserkorrektur bei Präzisionsbohrungen. Wir nutzen das System bereits im KOMET-Werk in Besigheim – sowohl in der Fertigung als auch auf einem hochmodernen Heller 5-Achs-BAZ im Vorführzentrum.

Die Digitalisierung ist bereits in vielfältiger Weise in die Produktionshallen verschiedenster Branchen eingezogen. Auch die Werkzeughersteller sind bestrebt, die Vorteile des digitalen Datenaustauschs in unmittelbaren Anwendernutzen umzusetzen. Michael Renz, Leiter der Produktlinie Aussteuerwerkzeuge bei CERATIZIT in Besigheim, ist überzeugt: „Die Zukunft gehört intelligenten Werkzeugen, die sich selbst überwachen und korrigieren können. Denn dadurch wird die Zerspanung flexibler, sicherer, präziser und kostengünstiger.“

Entsprechend treibt Renz die Digitalisierung „seiner“ mechatronischen Aussteuerwerkzeuge permanent voran und sucht Verbündete für die Entwicklung neuer Werkzeuglösungen. In der Blum-Novotest GmbH, einem renommierten Hersteller innovativer und präziser Mess- und Prüftechnik, hat er einen idealen Partner gefunden: „Wir haben bereits vor Jahren bei einem Kundenprojekt mit unserer U-Achse sehr gut zusammengearbeitet, und auch zuletzt beim staatlich geförderten BaZMod-Forschungsprojekt, wo es um den optimierten Energie- und Datentransfer zwischen Maschine und Werkzeug ging.“

In diesem Umfeld wurde die Idee zum Feinspindelkopf KOMflex geboren. Seine Besonderheit: die integrierte Funkeinheit, die über die BLUM Standardfunkschnittstelle mit der Maschinensteuerung bidirektional Daten austauschen kann. Dadurch ist ein Closed-Loop-Betrieb aus Zerspanen mit dem KOMflex, Messen mit beispielsweise einem Messtaster sowie Korrigieren der Schneidenposition gegeben – und damit eine automatische Durchmesserkorrektur des Feinspindelwerkzeugs. Die erwünschte Folge: weniger Stillstandzeiten durch fehlenden manuellen Eingriff, kürzere Fertigungszeiten und erhöhte Transparenz sowie wirtschaftliche Effizienz.

Links: Michael Renz, Leiter der Produktlinie Aussteuerwerkzeuge bei CERATIZIT. Rechts: Markus Majer, Key Account Manager Messkomponenten bei Blum-Novotest, freuen sich über die gemeinsam erreichten Entwicklungsergebnisse.

Hohe Leistung auf kompaktem Raum

Der 1,5 kg leichte Feinspindelkopf KOMflex verfügt über eine ABS 50-Aufnahme als Trennstelle zur Maschine hin. Die ABS 50 Trennstelle weist hierbei den großen Vorteil auf, auf verschiedenste Maschinenschnittstellen flexibel adaptieren zu können, bspw. ABS50 auf HSK-63A. Für die Zerspanungswerkzeuge steht eine kombinierte Schnittstelle aus ABS 32, einer zylindrischen Werkzeugaufnahme mit 16 mm Durchmesser und einer verzahnten Fläche für Brückenwerkzeuge etc. zur Verfügung. Damit lässt sich der komplette KOMET-Spindelbaukasten von CERATIZIT nutzen.

Überzeugend sind auch die weiteren technischen Daten: Der KOMflex lässt sich mit Drehzahlen bis zu 8000 min-1 betreiben und gewährleistet eine Verstellpositionierung mit einer Auflösung von 0,001 mm im Radius. Der Verstellbereich beträgt +-0,25 mm. Je nach Werkzeug lassen sich Bohrungen mit einem Durchmesser zwischen 1 mm und 120 mm ausspindeln. Im nach IP67 geschützten Gehäuse ist ein Batteriefach integriert, das zwei einfach austauschbare Batterien fasst. Diese liefern die Power für über 2000 Korrekturzyklen.

Überzeugend sind auch die weiteren technischen Daten: Der KOMflex lässt sich mit Drehzahlen bis zu 8000 min-1 betreiben und gewährleistet eine Verstellpositionierung mit einer Auflösung von 0,001 mm im Radius. Der Verstellbereich beträgt +-0,25 mm. Je nach Werkzeug lassen sich Bohrungen mit einem Durchmesser zwischen 1 mm und 120 mm ausspindeln. Im nach IP67 geschützten Gehäuse ist ein Batteriefach integriert, das zwei einfach austauschbare Batterien fasst. Diese liefern die Power für über 2000 Korrekturzyklen.

Durch seinen wartungsfreien Antrieb ist der Feinspindelkopf KOMflex sehr robust. Die patentierte zentrische Anordnung des Motors und seiner umgebenden Ringplatine lässt es zu, dass die Schneide sogar unter Drehzahl verstellt werden kann. Die Entwickler verzichteten bewusst auf einen Unwuchtausgleich, da dieser mit erhöhter Masse und zusätzlichen Kippmoment verbunden wäre. Michael Renz erklärt: „Durch die zentrische Anordnung der Bohrstangen ist ein Unwuchtausgleich nicht erforderlich. Außerdem kann der Spindelkopf bei Bedarf feingewuchtet werden.

Für gewöhnlich wird der KOMflex über die Maschinensteuerung angesteuert. Dazu enthält er eine BLUM-Funkeinheit bis acht Meter Reichweite, die mit der in der Maschine integrierten Funkschnittstelle RC66 kommuniziert. Zum Voreinstellen verfügt der KOMflex über einen manuellen Modus, indem sich der Kopf mittels eines Magnetstift und zwei Magnetsensoren einstellen lässt. Diese Einheit ist von einem nichtmagnetischen Stahlring umgeben, der dem Spindelkopf eine hohe Stabilität verleiht.

Michael Renz ist von einer kurzen Amortisationszeit überzeugt: „Allein durch die jetzt mögliche Automatisierung von Bearbeitungsvorgängen wie dem Spindeln von Lagersitzen oder hochpräzisen Zylinderbohrungen rechnet sich unser neuer Feinspindelkopf sehr schnell. Besonders, wenn die BLUM Funkschnittstelle RC66 schon in der Werkzeugmaschine vorhanden ist.“ Markus Majer ergänzt: „Das ist häufig der Fall. Denn wir gehören bei vielen wichtigen Werkzeugmaschinenherstellern zu den Erstausstattern, was unsere Messtaster und auch die RC66 anbelangt.“

Für den Fall, dass in der Maschine bereits Messtaster anderer Anbieter installiert oder externe Messrechner in Betrieb sind, kann der neue Feinspindelkopf KOMflex auch mit diesen kommunizieren. Voraussetzung für seinen Betrieb ist lediglich die auch nachrüstbare Funkschnittstelle RC66.

Beste Erfahrungen in der eigenen Fertigung

Inzwischen liegen die Erfahrungswerte aus dem eigenen Fertigungsbereich vor. Denn im KOMET-Werk in Besigheim wird der KOMflex bereits seit ein paar Monaten zum Feinspindeln von ABS-Bohrungen eingesetzt. Die Fertigungsmitarbeiter haben Michael Renz bestätigt, dass sie jetzt in kürzerer Zeit die festgelegten Qualitätsanforderungen sicher einhalten können: „Keiner muss mehr die Werkzeugmaschine anhalten, um Messungen am Werkstück vorzunehmen und um gegebenenfalls den Feinverstellkopf nachzujustieren.“

Vorteil für den Maschinenbediener: Einmal eingerichtet arbeitet der Feinspindelkopf KOMflex voll automatisch. Ein manuelles Nachjustieren ist nicht mehr erforderlich.

Feinspindelkopf KOMflex nutzt die Funktechnik des BLUM-Messtasters zur (Funkschnittstelle RC66 links oben im Bild) zur intelligenten Bohrungsfertigung mit Selbstkorrektur.

In den Test- und Vorführräumen in Besigheim ist das Heller 5-Achs-Bearbeitungszentrum HF5500 installiert.

Für Kunden und Interessenten können wir die Vorteile des neuen Feinspindelkopfes KOMflex in den Test- und Vorführräumen des Besigheimer Werks demonstrieren. Denn das dort vor kurzem in Betrieb genommene Heller 5-Achs-Bearbeitungszentrum HF5500 ist mit allen relevanten BLUM-Komponenten ausgestattet. Für Michael Renz ist diese hochpräzise Maschine die ideale Basis, um die Leistungsfähigkeit seiner Aussteuerwerkzeuge an diversen Test- und Kundenbauteilen zu beweisen: „Die HF5500 ist für den Einsatz unseres neuen KOMflex sowie den KomTronic U-Achs-Aussteuerwerkzeuge vorbereitet.“

Wichtig ist an dieser Stelle auch, dass die RC66-Schnittstelle in der Lage ist, bis zu 16 verschiedene KOMflex-Werkzeuge anzusteuern. „Das kann zum Beispiel für die Bearbeitung einer komplexen Lagerplatte günstig sein, in die verschiedene Lagersitze eingebracht werden müssen. Nur für mehrspindlige Bearbeitungen müssen auch mehrere Funkschnittstellen installiert werden, da die Signale parallel zur Verfügung stehen müssen“, erklärt der Leiter der Produktlinie Aussteuerwerkzeuge.