(bf) Werkzeugmaschinenhersteller stossen oft an die Grenzen des Möglichen, wenn sie innerhalb der Herstellprozesse nach Verbesserungspotenzial suchen, und Zeitersparnisse sind nur noch im Kleinen möglich. Prozessoptimierung ist jedoch noch immer ein grosses Thema, wenn man weiss, wo man ansetzen kann.
Der Einsatz von virtuellen Maschinen etwa bietet direkte Überprüfbarkeit der Programme, verhindert langwierige Korrekturprozesse und Produktivitätseinbussen. Denn NC-Maschinen haben in den letzten Jahren in puncto Dynamik und Automatisierung einen rasanten Fortschritt erfahren.
Unter den Bausteinen, die Fräs- und Drehmaschinen zu komplexen Bearbeitungszentren machen, sind moderne Spindelantriebe, hochpräzise Führungstechnologien und computerunterstützte Maschinensteuerungen die offensichtlichsten. Die Ablaufautomatisierung an der NC-Maschine durch Palettenwechsler oder grosse Werkzeugmagazine trägt einen wesentlichen Teil zur Optimierung in der Zerspanung bei. Kombinierte Bearbeitungstechnologien, wie zum Beispiel das Dreh-Fräsen, unterstützen den Optimierungsgedanken in der Fertigung.
High-End-Werkzeuge
Die Weiterentwicklung im Maschinenbereich geht einher mit der Entwicklung in der Werkzeugtechnologie: So können höhere Stabilität und Dynamik an der Maschine nur genutzt werden, wenn die Werkzeuge die geforderten Kriterien erfüllen. Grosse Forschungsabteilungen von Werkzeugherstellern beschäftigen sich mit neuen Beschichtungen und Schneidengeometrien, um Schnittgeschwindigkeiten und Zerspanungsvolumen zu erhöhen. Dennoch sind deutliche Verbesserungen und Produktivitätssteigerungen schwer zu erreichen.
Während also die Optimierungspotenziale in der Zerspanung sowohl maschinen- als auch werkzeugseitig bereits sehr ausgereizt sind, bieten Organisation und NC-Programmerstellungsmethode noch grosse Optimierungsmöglichkeiten. Analysen und Beobachtungen in der Fertigung zeigen, dass die Vorbereitungsarbeiten zum Maschinen- und Werkzeugeinsatz häufig eine beträchtliche Hürde im Fertigungsprozess darstellen. Schlecht organisierte Abläufe im Bereich der Werkzeuglogistik, Werkzeugvoreinstellung und Betriebsmittelkoordination sowie lange Korrekturschleifen in der NC-Programmerstellung führen im schlechtesten Fall zu Maschinenstillständen bzw. Produktivitätseinbussen.
Der Einsatz von modernen Werkzeugmaschinen und Werkzeugen garantiert nicht zwangsläufig den gewünschten Erfolg. Das heisst: Nur mit einer gut funktionierenden Organisation rund um Maschinen, Werkzeuge und Betriebsmittel können Produktivitätspotenziale ausgeschöpft werden.
Die Hersteller von Werkzeugmaschinen reagieren auf die schwierige Optimierungssituation mit einer Softwareunterstützung im Maschinenumfeld. Virtuelle Maschinen auch Maschinenraumsimulationen genannt werden als Zusatzoption angeboten. «Kollisionsprüfungen am PC eliminieren das langwierige Einfahren von NC-Programmen an der Maschine», verspricht das am häufigsten verwendete Verkaufsargument. Natürlich kann man mit einer Simulation einen erheblichen Gewinn an produktiv nutzbaren Zeitkapazitäten an der Maschine erreichen. Der erfolgreiche Einsatz einer virtuellen Maschine setzt allerdings voraus, dass alle simulierten Komponenten auch in der gleichen Form reell zur Verfügung stehen. Das heisst: Die grafisch simulierten Werkzeuge müssen in der Werkzeugvoreinstellung zusammengebaut und die auf Kollision geprüfte Spannsituation muss auf der Maschine identisch aufgebaut werden. Nur so ist sichergestellt, dass eine virtuelle Maschine nicht produktive Nebenzeiten an der realen Maschine minimieren kann.
Virtuelle Maschinen
Die CAD/CAM-Programmierung verwendet schon lange Simulationsfunktionen. Ursprünglich bestand deren Aufgabe darin, ein Werkzeug entlang der errechneten Werkzeugbahn zu bewegen. Moderne CAD/CAM-Systeme setzen vereinzelt schon auf Maschinendarstellungen und Kollisionsprüfung in der CAD/CAM-Simulation. Bei vielen Konzepten erfolgt die Maschinensimulation allerdings erst am Ende der Programmerstellung. Programmierfehler werden dadurch erst am Ende des Programmiervorgangs erkannt und führen zu langwierigen Korrekturen in der Programmierung.
Das deutsche Softwarehaus Coscom Computer GmbH beschäftigt sich schon lange mit der softwaretechnischen Abbildung des kompletten Zerspanungsprozesses. Die neuste Entwicklung im CAD/CAM-System «ProfiCAM» versetzt den CAD/CAM-Programmierer in einen interaktiven Dialog mit seiner virtuellen Maschine. Die Coscom-MultiScreen-Technologie verbindet die Programmieroberfläche direkt mit einer Bewegungsdarstellung im virtuellen Maschinenraum. Eingaben in der Programmierumgebung können sofort in der virtuellen Maschine auf Wirkung und Sinnhaftigkeit überprüft werden. Programmierfehler werden so erst gar nicht gemacht. Lange Korrekturschleifen am Programmierende entfallen. Die Praxis zeigt erhebliche Zeiteinsparungen in der Programmerstellung.
Datenbankapplikationen, Werkzeugverwaltung und das CAM-Datenmanagement von Coscom runden den Gesamtprozess zum Virtual Machining ab. Diese IT-Organisationsstrukturen mit Schnittstellen zu Prozessperipherien ermöglichen Optimierungen vor der eigentlichen Zerspanung an der Maschine. Das Ziel ist es, die produktiv nutzbare Maschinenkapazität bestmöglich auszuschöpfen.•
www.coscom.ch
