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Taktile Messtechnik Messtaster erfasst Oberflächenkonturen in Sekunden

| Autor / Redakteur: Theo Drechsel / Peter Königsreuther

Millturn-Maschinen von WFL gelten als besonders präzise. Deshalb bearbeiten sie etwas Komplessorrotoren. Mit Blum-Novotest-Know-how wird die Komplettbearbeitung derselben noch wirtschaftlicher.

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In der M40 Millturn von WFL: Ein Rauheitsmesstaster TC63-Digilog von Blum bewegt sich scannend mit 2 m/min entlang der gefrästen Oberfläche eines Rootsrotors. Er generiert tausende von Messwerten.
In der M40 Millturn von WFL: Ein Rauheitsmesstaster TC63-Digilog von Blum bewegt sich scannend mit 2 m/min entlang der gefrästen Oberfläche eines Rootsrotors. Er generiert tausende von Messwerten.
(Bild: Blum-Novotest / M. Schinnerl)

Bei WFL Millturn Technologies ist der Bereich Tooling Solutions speziell auf die Zerspanung schwieriger Bauteile ausgerichtet. Dabei wird am Standort Linz in Österreich das Ziel verfolgt, mit intelligenten Werkzeugsystemen komplexe Werkstück noch schneller und präziser herzustellen. Ein Beispiel dafür stellt das Testwerkstück dar – ein Rootsrotor. Bei dem rund 400 mm langen Grauguss-GG-60-Teil mit etwa 160 mm Außendurchmesser handelt es sich um den Läufer eines Drehkolbenverdichters. Mit einem speziellen Formfräser dreht und fräst man den Rotor auf der M40 Millturn bis auf Endmaß – und zwar in Schleifqualität im automatisierten 24/7-Betrieb, was die Durchlaufzeiten stark reduziert hat. Das Schleifen war in der Rotorenfertigung bisher nötig gewesen, weil die notwendige Genauigkeit und Oberflächengüte durch Fräsen nicht erreicht wurde.

Automatisches Messen korrigiert Fräserübergänge

„Mit dem neuen Verfahren können wir zwar nicht bei allen Anwendungen auf das Schleifen verzichten, doch in diesen Fällen reicht es aber, dass sich mit unserer Vorgehensweise die Schleifzugaben erheblich reduzieren“, erläutert Manfred Baumgartner, der als Produktmanager den Bereich WFL Tooling Solutions verantwortet. Denn das Schleifen auf Rund- und Profilschleifmaschinen sei bei Kompressorrotoren immer ein extrem aufwendiger und teurer Vorgang. Das Schlichtfräsen wird beim gezeigten Rootsrotor übrigens auf drei verschiedene Formfräser aufgeteilt und die Übergänge zwischen den Fräsern durch automatisches Messen korrigiert, führt Baumgartner weiter aus. Darum benötige man hier die Kombination aus Hightech-Werkzeug, einer Regelkomponente und dazu passender Messtechnik.

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Beim Schlichtprozess wird zunächst auf ein paar Zehntelmillimeter Übermaß vorbearbeitet. Gemessen wird diese Kontur auf der Maschine. Maschinenseitig wird dafür 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 man bei WFL betont. Aus der so ermittelten Kontur – die am Display der Steuerung auch dargestellt wird – berechnet das System per Algorithmus für jeden Werkzeugeingriff die passenden Korrekturen. Anhand dieser Korrekturwerte wird das Werkzeug dann für die nächste Bearbeitung in zwei Richtungen verschoben sowie in der C-Achse verdreht. So wird über diese drei Achsen die Istkontur an die Sollkontur angepasst. Die Sollkontur, die am Display als schwarze Kurve dargestellt wird, orientiert sich dabei am 3D-Modell des Bauteils, das vom 3D-CAD- und CAM-System stammt, und womit der Programmierer auch die NC-Daten ableitet.

Automatische Rundlaufmessung

WFL integriert Messtechnik von Blum-Novotest schon seit vielen Jahren in die Maschinen, allerdings meistens nur Lasersysteme zur Werkzeugmessung. Als Blum die digital-analog arbeitenden Messtaster mit shark360-Digilog-Messwerk vorstellte, war WFL vom damit möglichen scannenden Tasten von Anfang an überzeugt. Doch 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.

Seitdem findet auf Millturn-Maschinen auf Wunsch die Rauheitsmessung im Rahmen einer In-Prozess-Lösung komplett automatisch statt, ohne die Maschinentür öffnen zu müssen, was beim sonst üblichen manuellen Ermitteln der Rauheitswerte notwendig ist. Dies bietet Riesenvorteile in der Fertigung, speziell bei automatisierten Prozessen im Mannlosbetrieb. Aufbauend auf den positiven Erfahrungen mit dem RG-Taster entstand dann die Idee, das scannende Tasten mit den Messtastern der Digilog-Baureihe zur automatischen Rundlaufmessung einzusetzen.

Tausende von Messwerten per Funk übertragen

Das war der zweite umgesetzte Anwendungsfall, der seither von WFL verkauft wird. Der Taster generiert dabei analog durch „Scannen“ über die Oberfläche mit maximal 2 m/min und sekundenschnell tausende Messwerte, die im Millisekundenbereich per Funk störungsfrei an einen im Maschinenraum untergebrachten Empfänger übertragen werden.

„Ohne die Messtechnik von Blum wäre das Projekt mit den Formfräsern so nicht umzusetzen gewesen. Mit dem Digilog-Taster brauchen wir lediglich 20 bis 30 s, einschließlich Auswertung“, betont Baumgartner und weist auf die Herausforderung bei der Herstellung von Kompressorrotoren hin: „Die Genauigkeit erstreckt sich über den gesamten Zylinderbereich, die Anwendung unserer Lösung bei den Rotoren ist quasi die Königsklasse. Denn wenn dies hier funktioniert, funktioniert es auch bei anderen Anwendungen.“

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