Alles aus einer Hand

Der Werkzeugbau bei G.Rau hat ungewöhnlich vielfältige Aufgaben: Neben typischen Produkten wie Folgeverbundwerkzeuge für Stanz-/Biegeteile, Tiefzieh- und Fließpressformen sowie Vorrichtungen entstehen hier Prototypen medizinischer Instrumente, unter anderem für die Schwesterunternehmen Euroflex und Admedes Schuessler.

Ebenso vielfältig sind die Anforderungen an das 5-Achs-Fräszentrum, das bei einer Modernisierung der Abteilung im Jahr 2010 beschafft wurde: Zum einen sollten Teile bis 1 m Länge

Hochpräzise Werkzeuge wie die Schneidwerkzeuge (rechts) für den Rand eines Blechgehäuses (links) werden heutenicht mehr extern vergeben, sondern im hauseigenen Werkzeugbau gefertigt.

bearbeitet werden können, zum anderen sind die Genauigkeitsansprüche extrem. Man entschied sich schließlich für eine DMG DMU 80 monoblock, die den benötigten Bearbeitungsraum bereitstellt. Um auch sehr kleine Werkzeuge einsetzen zu können, wurde eine höher drehende Spindel eingebaut, die bis zu 24 000 min-1 erreicht.

Einmessen und kompensieren

Im Lieferumfang der Maschine waren ein Laserwerkzeugmesssystem von Blum-Novotest sowie ein Messtaster eines anderen Herstellers enthalten. Das Werkzeugmesssystem des Typs LaserControl Micro Compact NT ist am hinteren Rand des Maschinentisches und dient zum Einmessen neuer Werkzeuge ebenso wie zur Verschleißmessung und -kompensation. Der fokussierte Laserstrahl ermöglicht es, die Länge auch sehr dünner Werkzeuge ebenso präzise zu messen wie den tatsächlichen Durchmesser.

„Wir setzen das Lasersystem unter anderem zur Werkzeugbruchkontrolle ein, was uns bares Geld spart. Ein gebrochenes Werkzeug kann gewaltigen Schaden anrichten – die Maschine und das auf ihr laufende NC-Programm geht schließlich davon aus, dass etwa eine Schruppbearbeitung tatsächlich stattgefunden hat“, berichtet Marcel Heinz, der Leiter des Produktionsteams im Werkzeugbau. „Ist nun das Schruppwerkzeug während der Bearbeitung gebrochen, ist weit mehr Material vorhanden, als das Programm voraussetzt. Das nächste Werkzeug fährt also voll in das Werkstück, was das Werkzeug zerstören und im schlimmsten Fall auch Spindel und Maschine beschädigen kann.“

Trends µ-genau

Einstellung auf der Maschine

Neben der Werkzeugbruchkontrolle wird LaserControl Micro Compact NT auch bei der Erfassung von Verschleiß und Ausbrüchen an den Schneiden eingesetzt. Gemessen werden alle Werkzeuge vom Kugelfräser mit 0,5 mm Durchmesser bis zum 50 mm großen Messerkopf. Die Vorteile der Werkzeugeinstellung in der Maschine: Das Voreinstellgerät wird komplett eingespart. Statt neue Werkzeuge langwierig an einem externen Messplatz zu

Mit Hilfe der Blum-Software FormControl erstellt Ralph Bauer die Messprogramme. Das
Messprotokoll zeigt auf einen Blick in rot, welche Messwerte aus der angestrebten Toleranz herausfallen.

vermessen und die Werte manuell in die Steuerung einzutippen, wird die Geometrie direkt in der Maschine erfasst und in der Werkzeugdatenbank der Steuerung abgelegt. So werden einerseits Fehler ausgeschlossen, und andererseits besteht Sicherheit, dass die erfassten Werte wirklich stimmen. Schließlich werden die Werkzeuge mit dem Lasersystem unter den gleichen Bedingungen gemessen wie sie später in Bearbeitung eingesetzt werden, also eingespannt in der Spindel und unter nominaler Spindeldrehzahl.

Der mit der Maschine gelieferte Taster war wegen des Tasteinsatzes mit Durchmesser 4 mm besonders bei sehr kleinen Werkstücken nutzlos. Die Messung innenliegender Konturen erfordert eine Tastkugel mit einem Durchmesser von gerade einmal 0,5 mm. Laut Hersteller war das mit dem vorhandenen Taster nicht möglich, weshalb sich G.Rau schließlich für Blum-Novotest entschied. Der TC52 LF ist ein kompakter Messtaster, der in der Low-Force-Ausführung mit sehr geringer

Bei G.Rau werden hochpräzise Bauelemente für die Automobilindustrie hergestellt, die Werkzeuge dafür können dank der Blum-Mess­systeme intern gefertigt werden.

Messkraft arbeitet und daher mit einer 0,5-mm-Messkugel ausgestattet werden kann.

Zur hohen Genauigkeit trägt bei, dass der Blum-Taster dank multidirektionalem Messwerk keine unterschiedlichen Mess­ergebnisse beim Antasten in verschiedene Richtungen zeigt. Konstante Messkräfte bei beliebiger Antastrichtung sind Voraussetzung für präzise Messergebnisse. Der Taster wird wie ein Werkzeug automatisch aus dem Werkzeugmagazin in die Spindel eingewechselt. Die Stromversorgung erfolgt über eine langlebige Batterie, die Daten werden per Infrarot an den im Spindelkopf der Maschine angebrachten Empfänger weitergeleitet.

Ein wichtiger Faktor bei der Entscheidung für den TC52 LF war, dass Blum mit dem Messtaster auch eine Messsoftware liefern konnte. Vorher konnten die Pforzheimer mit dem Messtaster

Marcel Heinz (links) und Ralph Bauer (rechts) sind mit den Messsystemen von Blum-Novotest sichtlich zufrieden.

lediglich das Werkstück anfahren und auf dem Bildschirm der Maschine den Messwert ablesen. Die Software FormControl ermöglicht viel mehr. „FormControl ist zudem sehr einfach zu bedienen, es reichte uns eine halbtägige Einführung durch einen Blum-Techniker, um das System zu beherrschen“, lobt Maschinenbediener Ralph Bauer. „Wir haben danach nie mehr Unterstützung gebraucht, das System läuft einwandfrei und wirft keine Fragen auf.“

Ein gutes Beispiel dafür, was der Blum-Taster in der Praxis bringt, sind Schneidmesser, mit denen ein ‚topfförmiges’ Werkstück am oberen Rand beschnitten wird. Die Toleranzen sind extrem eng bei diesen Teilen, ebenso bei den Schneidmessern – der Schneidspalt ist nur 5 µm breit. Die Messer werden sternförmig angeordnet und schneiden in einer radialen Bewegung nach außen. G.Rau fertigt die Messer aus einem Block pulvermetallurgischen Stahls, ein Block liefert zwei Sätze á zwölf Messer. Zunächst wird die Geometrie gefräst, dann die Schnitte erodiert.

Ralph Bauer fräst die Blöcke in mehreren Schritten, zunächst bleibt er 1 bis 2 Hundertstelmillimeter über der Endgeometrie, um sich dann via Messen und Weiterfräsen an die Endgeometrie heranzutasten. Dabei kommt ihm die Möglichkeit zugute, mit dem Blum-Mess­tas­ter Freiformflächen messen zu können. So erstellt er ein 3D-Modell der Ist-Kontur der wichtigen Geometriebereiche des Blocks und weiß genau, wo er im nächsten Bearbeitungsschritt wie viel wegfräsen muss. „Die farbige Markierung des Übermaßes im Messprotokoll hilft dabei, schnell die zu bearbeitenden Bereiche zu erkennen“, erläutert Bauer. „Die Verbindung zwischen den Bearbeitungsverfahren stellen zwei sehr präzise Bohrungen dar, die ich im Fräsvorgang anbringe und die dazu genutzt werden, das Werkstück in der Erodiermaschine zu positionieren.“

Überraschend hohe Messgenauigkeit

Die in den Bearbeitungsprozess integrierte Messung mit dem Blum TC52 LF auf der Maschine ist die Basis für die Präzision der G.Rau-Produkte.

Die hohe Messgenauigkeit überrascht, da bei G.Rau nicht in einer klimatisierten Halle auf der Bearbeitungsmaschine gemessen wird. Auch deshalb haben die Blum-Produkte die Pforzheimer überzeugt. Mit der Messsoftware FormControl und dem Messtaster können sie ihre hohen Genauigkeiten ohne Probleme erreichen.

Eine weitere Maschine mit vorinstalliertem Lasermesssystem von Blum-Novotest haben sie bereits angedacht. Es ist schon alles vorbereitet, um den Mess­taster und FormControl auf einer weiteren Maschine einsetzen zu können. „Denn die Qualitäts- und Genauigkeitsansprüche gerade in der Automobilindustrie, aber auch in vielen anderen Branchen, steigen immer mehr. Das

Auch kleinste Werkzeuge lassen sich dank des präzisen Blum-Lasermesssystems innerhalb
weniger Sekunden vermessen.Auch kleinste Werkzeuge lassen sich dank des präzisen Blum-Lasermesssystems innerhalb
weniger Sekunden vermessen.

hat auch Auswirkungen für den Werkzeugbau, weil hier die Basis für geringe Toleranzen in den späteren Endprodukten gelegt wird“, fasst Marcel Heinz zusammen. „Aus diesem Grund setzen wir die Lasermesssysteme zur Werkzeugmessung, die Werkstück­messtaster und die zugehörige Software FormControl von Blum-Novotest ein.“

Kontakt: G.Rau GmbH & Co. KG, www.g-rau.de
Blum-Novotest GmbH, www.blum-novotest.com