Automatisiert auf Bruch prüfen

„Eine hochwertige Produktion mit höchster Qualität in Verbindung mit Liefertreue bis hin zur Lieferung ‚Just-in-time‘ ist unser Anspruch“, erklärt Helmut Peuker, Inhaber der Peuker Fräs- und Zerspanungstechnik (PFZ) in Tuttlingen. Spezialität des Unternehmens ist das Fräsen und Bohren auf Bearbeitungszentren. Gefertigt werden Bauteile für die Medizin- und die Elektrotechnik sowie den Maschinenbau.

Häufig bestehen diese aus schwierig zu bearbeitenden Werkstoffen, wie Titan, Platin, korrosionsbeständigem Stahl oder hochfesten Kunststoffen. In die Bauteile, beispielsweise Einzelteile für chirurgische Instrumente und Implantate, sind oft zahlreiche kleine Bohrungen mit 0,8 und 1,1 oder 1,2 mm Durchmesser einzubringen. Der Schwerpunkt liegt auf kleinen und mittleren Serien mit 5 bis etwa 150 Teilen. „Wir arbeiten lieber hochflexibel für eine Vielzahl Auftraggeber, als abhängig zu sein von wenigen Großserien“, beschreibt Peuker die Ausrichtung seines Betriebs.

Um dabei die benötigte Produktivität für eine wirtschaftliche Fertigung zu erreichen, arbeiten die Tuttlinger auf Bearbeitungszentren von Chiron. Dazu gehören mehrere FZ08 und FZ22. Sie verfügen über minimale Werkzeugwechsel- und Span-zu-Span-Zeiten. Allerdings bemerkte Peuker, dass eine Eigenart seiner Fertigung einer hohen Produktivität entgegenstand: Um eine nahezu 100%ige Prozesssicherheit zu gewährleisten, müssen die Bohr- und Fräswerkzeuge immer wieder auf Verschleiß und Bruch kontrolliert werden. Dies erledigten früher die Maschinenbediener. Nach jedem Werkzeugwechsel und vor nahezu jedem Bearbeitungsschritt waren ein Spindelhalt und eine Unterbrechung des NC-Programms auf einer Werkzeugposition über dem Werkstück programmiert. Das gab den Maschinenbedienern Gelegenheit, das Werkzeug auf Sicht zu prüfen und, soweit erforderlich, manuell zu wechseln. Da sie mehrere Maschinen parallel bedienen und bestücken, verursacht die Prüfung allerdings immer wieder an einzelnen Bearbeitungszentren unnötige Stillstandszeiten.

Um kürzere Durchlaufzeiten und damit eine höhere Flexibilität in seine Kleinserienproduktion zu bringen, benötigte Peuker eine Automatisierung der Werkzeugprüfung. Die hat er mit dem berührungslosen Werkzeugbruch-Erkennungssystem TRS1 von der Renishaw GmbH, Pliezhausen, verwirklicht. Ein Lasersystem erkennt die Länge beziehungsweise das Vorhandensein des zu prüfenden Werkzeugs. Dazu sendet das Gerät, das im Arbeitsraum meist an der Maschinenumhausung befestigt wird, einen roten, sichtbaren Laserstrahl aus. Dieser wird vom Werkzeug reflektiert. Das reflektierte Laserlicht wird vom Gerät ausgewertet. Hier liegen die Vorteile des Systems: Zum einen ist es sehr kompakt und besteht nur aus einer Einheit. Zum anderen kann das Lasersystem mit einer Software anhand der Reflektion sehr genau zwischen dem zu messenden Werkzeug und Kühlmittelresten oder Spänen unterscheiden. Daraus ergeben sich zuverlässige Prüfungen auf Werkzeugbruch, Fehlmessungen sind nahezu ausgeschlossen.

Bei Peuker ist damit die Werkzeugbruch-Erkennung weitgehend automatisiert. Insbesondere bei kleinen Werkzeugdurchmessern von etwa 1 mm werden standardisierte NC-Zyklen nach jedem Fertigungsschritt, zum Beispiel nach dem Bohren oder Gewindebohren, sowie nach jedem Einwechseln eines Bohr-, Gewindebohr- und Fräswerkzeugs ausgeführt. Das sorgt dafür, dass die Bearbeitungszentren nur mit funktionstüchtigen Werkzeugen arbeiten.