Mit ganzheitlicher Prozessplanung zu mehr Effizienz beim Fräsen

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Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

Klinkhammer Intralogistics GmbH

COSCOM Computer GmbH

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Das Fraunhofer IPT entwickelte dafür die Software NC-Profiler, die Überschreitungen von Geschwindigkeits-, Beschleunigungs- und Ruckgrenzwerten jeder Achse des Interpolationsverbundes einzeln im Voraus berechnet. Um die realen Bewegungsdaten im Maschinenkoordinatensystem zu ermitteln, berücksichtigt die Software die achskinematischen Randbedingungen der Werkzeugmaschine ebenso wie die Aufspannlage des Werkstücks.

Bild 4 verdeutlicht die Relevanz solch einer Analyse am Beispiel der umlaufenden Schlichtbearbeitung einer Blisk-Schaufel. Während in weiten Bereichen des Werkzeugwegs die analysierten dynamischen Bedingungen keine kritischen Werte annehmen, kennzeichnet der NC-Profiler ein Überschreiten der Grenzwerte im Bereich der vorderen und hinteren Schaufelkante durch eine andersfarbige Darstellung der Bahn. Ob die Ursache für diese Überschreitung ein fehlerhaftes CAD-Modell ist oder lediglich zu groß gewählte Vorschubwerte eine lokale Anpassung des Vorschubprofils erfordern, ergibt im Einzelfall eine weitergehende Analyse. Entscheidend ist, dass ein Auftreten dieser Phänomene zu einem korrigierenden Eingreifen der Maschinensteuerung führt, die Vorschubgeschwindigkeit also in undefinierter Weise einbricht.

Bearbeitungsprozess bereits in der Planung anpassen

Wird der Prozess gebremst, verändert dies die Eingriffsbedingungen des Werkzeugs, die ihrerseits die Oberflächenqualität und den Werkzeugverschleiß beeinflussen. So kann im Bereich der beschriebenen Schaufelkanten die maximale Spanungsdicke als exemplarischer Prozesskennwert einbrechen. Dieser Effekt lässt sich nur vermeiden, wenn der Bearbeitungsprozess kontrolliert, also bereits während der Planung, entsprechend angepasst wird.

Das Fraunhofer IPT entwickelt und implementiert dazu gemeinsam mit der Module Works GmbH in Aachen Simulationsmodule, mit denen der CAM-Planer diese technologischen Randbedingungen schon während der Prozessplanung berücksichtigen kann. Damit lässt sich der Bearbeitungsprozess schon so weit optimieren, dass die relevanten Prozesskenngrößen nicht unter- oder überschritten werden. Diese Maßnahmen und Werkzeuge vereinfachen nicht nur deutlich die Prozessauslegung, sondern vereinfachen auch die systematische Analyse möglicher Fehler.

Dipl.-Ing. Matthias Meinecke und Lothar Glasmacher sind wissenschaftliche Mitarbeiter am Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie (IPT) in Aachen. Die Forschungsarbeiten wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Exzellenzclusters „Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer“ gefördert.

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