Programmieren Schleifprogrammier-Software bietet schleiftechnisches Expertenwissen

Erstaunliche Produktivitätssteigerung und auf Anhieb hohe Qualität bietet die Schleifprogrammier-Software Studergrind. Mit dem integrierten Expertenwissen ist es nicht nur einzigartig, so Studer, sondern aufgrund grafischer Visualisierung auch sehr bedienerfreundlich.

Anbieter zum Thema

Klinkhammer Intralogistics GmbH

COSCOM Computer GmbH

trivid GmbH

Fritz Studer AG

Mit der Software kann das Werkstück-Programm auf der Maschinensteuerung oder auf einem externen Programmierplatz erstellt werden. Eine Schleiftechnik-Unterstützung hilft zudem beim Finden der Schleifparameter.

Ohne vertieftes schleiftechnisches Know-how des Bedieners können die Programme mit praxisgerechten Prozesswerten erstellt werden. Was bisher nur Schleifern mit vielen Jahren Praxiserfahrung zur Verfügung stand, steht im Zusatzmodul Technology mit der Schleiftechnik-Unterstützung als „Expertenwissen“ auf Knopfdruck zur Verfügung.

Mit Studergrind kann der Kunde auch die kostengünstigste Variante für das Schleifen eines Werkstücks finden und schnell und präzise Machbarkeit und Kosten definieren. Als Unterstützung beim Einrichten der Maschine lässt sich die Bestückung mit Schleifscheiben und Abrichtern virtuell darstellen und anschließend der gesamte Schleifprozess simulieren.

Wie der Hersteller erläutert, bringt das System den Bediener wieder von der abstrakten, alphanumerischen Denkweise zum intuitiv visuellen Denken zurück. Was das CAM-System Studergrind dem Bediener mitteilt, wird grafisch visualisiert. So kehrt das Denken in Bildern wieder in den Arbeitsalltag der Produktionsbetriebe zurück und trägt so auch zur Effizienz- und Qualitätssteigerung bei.

Sieben Erweiterungsmodule stehen zur Verfügung

Programmiersoftware deckt mit spezialisierten Modulen die unterschiedlichen Kundenbedürfnisse ab. Die Erweiterungsmodule sind:

• Technology: Schleiftechnologie, Schleifzeiten, Stückkostenberechnung und Simulation.
• Dress ermöglicht rationelles Profilieren und Umprofilieren von Schleifscheiben in 30 bis 75% kürzerer Zeit.
• Contour macht Schälschleifen, Balligschleifen und Konturlängsschleifen einfach und wirtschaftlich.
• Profil dient zum Erstellen von beliebigen Schleifscheibenprofilen oder Längskonturen am Werkstück.
• Thread erweitert die Universalrund- zu einer Gewindeschleifmaschine.
• Form und Form HSM (mit high-speed-machining): Unrund-Schleifsoftware für die Bearbeitung von industriellen Kurven und Polygonen.
• Punch ist eine hochautomatisierte und hochflexible Lösung zum Schleifen von Press- und Stanzstempeln.

Mit diesen Modulen werden nicht nur die Funktionen der Maschine voll ausgeschöpft, so der Hersteller, sondern der Schleifprozess wird im Vergleich zum konventionellen Programmieren wesentlich beschleunigt, nicht selten um 50% oder mehr. Und aufgrund der Modulen wie Thread kann auf den Einsatz von zusätzlichen Spezialmaschinen verzichtet werden.

Simulation des Schleifprozesses im virtuellen Maschinenraum

Im virtuellen Maschinenraum werden als erstes die gewünschten Schleifscheiben und Abrichtwerkzeuge spezifiziert und positioniert. Anschließend werden als weitere wichtige Größen der Werkstoff und dessen Eigenschaften bezüglich Härte definiert.

Dann wird simuliert, das heißt geprüft, ob mit jeder Schleifscheibe die entsprechenden Positionen am Werkstück sowie auch die Positionen der Abrichtwerkzeuge erreicht werden können. Dies wäre ohne grafische Darstellung erst definitiv zu beantworten, wenn der Bediener die Maschine real eingerichtet oder umgerüstet hat.

Fehlerkosten werden vor dem Schleifen vermieden

Mit dem Modul Technology können Fehlerkosten vermieden werden und entsprechend früh ist eine Aussage bezüglich Machbarkeit und Maschinengeometrie möglich. Werkstückspindelstock und Reitstock können virtuell verschoben werden, um so die ideale Position für jede Baugruppe zu finden. Durch den eingeblendeten Maßstab, der jenem auf der realen Maschine genau entspricht, ist später ein Umsetzen auf die Maschine schnell und einfach möglich.

Im nächsten Schritt wird die Operationsfolge mit Hilfe des „Pictogramming“ erstellt. Die Studer-Bildsprache generiert das ISO-Programm automatisch. Auf Knopfdruck werden nun alle Prozessdaten wie Umschaltpunkte, Zustellgeschwindigkeiten und Ausfunkzeiten für jeden Sitz individuell und automatisch berechnet. Nun wird das gesamte Programm simuliert, um eventuelle Programmierfehler aufzudecken.

Schleifprogrammier-Software berechnet Prozesszeiten automatisch

Geübte Schleifer merken immer wieder an, wie wichtig die Erfahrung ist. Kunden hingegen bestätigen, dass die meisten Schleifer in der Praxis immer mit denselben Standardwerten arbeiten. Das erste Werkstück soll in möglichst guter Qualität bearbeitet werden. Zudem begeben sie sich meistens auf die sichere Seite. Die Folge: Die Vorschübe sind zu langsam und die Ausfunkzeiten zu hoch. Entsprechend viel Zeit benötigt dann das spätere Optimieren.

Erfahrung ist unentbehrlich für das Bestimmen der Vorgehensweise beziehungsweise Operationsfolge. Automatisches Berechnen der Prozessdaten dagegen ist wesentlich präziser und wirtschaftlicher, behauptet Studer. Vergleichsbeispiele belegen den Unterschied zwischen herkömmlichem Programmieren (Erfahrungswerte) und Programmieren mit dem Modul Technology.

Lange Ausfunkzeiten beim herkömmlichen Programmieren

Im ersten Beispiel wird das Werkstück „Flansch“ in drei Operationen mittels Innen- und Außenrundschleifen bearbeitet. Die Oberflächenrauheit muss Ra = 0,3 µm, die Rundheit weniger als 1 μm betragen. An drei Sitzen werden beide Werte gemessen.

Die Werte vom Technology-Modul bei Oberflächenrauheit und Rundheit liegen näher beieinander und allesamt in der Toleranz. Bei der Bearbeitung mit Erfahrungswerten ist die Rundheit zum Teil zu gut – entgegen dem Motto „so gut wie nötig“ wurden die Ausfunkzeiten zu lang gewählt. Und trotz Erfahrung wurden die Toleranzen nicht immer erreicht.

Für die Bearbeitung eines Werkstückes war Studer Technology bei der reinen Schleifzeit im Zeitvergleich 26% schneller – bei erheblich besserer Qualität – als beim herkömmlichen Verfahren. Die Programmierung mit Technology dauerte hingegen etwas länger. Dafür war die Schleifaufgabe durch die Mehreingaben bereits dokumentiert, was bei der anderen Variante nach dem Schleifen der Teile noch nachgeholt werden musste. Unter Verwendung des Moduls war man dadurch bei Losgröße 1 immer noch 8%, bei zehn Stück 22% und bei 100 Stück 24% schneller.

Qualitativ schlechteres Schleifverfahren optimiert

In einem zweiten Schritt wird nun das langsamere und qualitativ schlechtere Verfahren optimiert: Beim herkömmlichen Verfahren war eine bessere Oberflächenrauheit sowie die tiefere Schleifzeit vom Technology-Modul zu erreichen. Diese Optimierungsschritte haben über eine Stunde gedauert.

Die Rundheiten beim herkömmlichen Verfahren waren aber immer noch zu gut. Aufgrund der Optimierungszeit waren die Werte des Technology-Moduls bei Stückzahl 1 jetzt gar 66% schneller, bei Losgröße 10 noch 40% und bei 100 Stück noch 26%.

Mit Technology hingegen werden die Prozessparameter für jeden Sitz automatisch berechnet, so dass die Werte sowohl qualitativ besser – und damit bereits nahe an einer optimierten Variante – als auch das Verfahren insgesamt wirtschaftlicher ist. Selbstverständlich erfolgt das Dokumentieren automatisch.

Je größer die Stückzahl, desto kleiner der Optimierungsanteil

Das Beispiel zeigt, je höher die Stückzahl ist, desto größeren Einfluss hat die Schleifzeit und umso geringeren Einfluss hat die Programmierzeit. Bei zunehmender Stückzahl fällt die Optimierungszeit immer weniger ins Gewicht.

Anschließende wurde als zweites Werkstück eine Welle an drei Sitzen bearbeitet. Die Vorgaben an Oberflächenrauheit und Rundheit waren dieselben wie beim ersten Beispiel. Auch hier lieferte das Technology-Modul für beide Kriterien auf Anhieb Werte innerhalb der Toleranz. Beim herkömmlichen Verfahren war die Rundheit gut, die Oberflächenrauheiten hingegen nicht.

Bezüglich Zeiten war es diesmal anders: Für ein Werkstück war die Totalzeit bei beiden Verfahren gleich. Die schnellere Schleifzeit bei Studergrind wurde durch geringere Programmierzeit beim herkömmlichen Verfahren kompensiert. Bei Losgröße 10 war das Technology-Modul aber 32% schneller, bei 100 Stück 40%.

Herkömmliches Optimieren des Schleifprozesses dauerte zwei Stunden

Das anschließende Optimieren der Qualität hat beim herkömmlichen Programmieren über zwei Stunden gedauert. Damit war das Technology-Modul bei Losgröße 1 sogar 90% schneller, bei 10 Stück 72% und bei 100 Stück immer noch 25%.

Das herkömmliche Vorgehen mit so genannter Erfahrung ist tatsächlich ein Probieren nach dem Motto „trial and error“ und kein gezieltes Vorgehen. Bis an jedem Sitz die Vorgaben erreicht sind, vergeht einiges an Zeit. Es muss im Programm korrigiert, dann wieder geschliffen und gemessen werden. Dieser Vorgang muss eventuell zwei, drei Male wiederholt werden.

Auch bereits manuell optimierte Programme werden verbessert

Lohnt sich der Einsatz des Technology-Moduls bei bereits optimierten Prozessen? Diese Fragen stellten sich die Studer-Schleifexperten der Abteilung Präzisionsschleifen, die die Spindeln für die eigenen Rundschleifmaschinen bearbeitet. Selbstverständlich wurde dieser Prozess von den Spezialisten schon lange auf Qualität und Zeit optimiert. Sie waren sich sicher, dass weitere Verbesserungen nicht möglich seien.

Doch mit dem Technology-Modul war die Schleifzeit auf Anhieb 6,2% schneller. Auch die Werte für Oberflächenrauheit und Rundheit waren gleichmäßiger. Selbst die Schleifspezialisten staunten ob diesem Resultat und attestieren dem Technology-Modul erstaunliche Fähigkeiten.

Zum Schluss ein Exkurs: Die Personalkosten machen im Lebenszyklus der Rundschleifmaschine rund dreimal so viel aus wie die Investitionskosten. Es muss deshalb im Bestreben einer Produktionsstätte liegen, bei mindestens gleicher Qualität die Bedienung der Maschinen rationeller zu gestalten beziehungsweise den Anteil der Personalkosten signifikant zu senken. Dass dies möglich ist, haben die Vergleichsbeispiele aufgezeigt.

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