Blum-Novotest TC76: Messtaster im TWIN-Betrieb für hochpräzise Nocken

Nockenwellen

Bearbeitungszentren für die Großserienfertigung in Lineartransfer- oder Rundtaktbauweise zählen zu den Aushängeschildern von Strama-MPS. Dabei werden alle zerspanenden Prozesse mit der größtmöglichen Produktivität und Wirtschaftlichkeit integriert. Spanende wie auch spanlose Prozesse können einspindlig, doppelspindlig oder mehrspindlig realisiert werden. Mit der Integration von nachgeschalteten Fertigungsprozessen wie Fügen, Schweißen oder Reinigen bietet Strama-MPS Komplettlösungen aus einer Hand. „Die Sondermaschine zur Bearbeitung von Nocken für Kraft- und Nutzfahrzeuge ist eine dieser Bearbeitungszentren. Sie zeichnet sich durch ihre geringe Taktzeit und hohe Ausbringung aus“, erläutert Georg Pelg, Vertriebsleiter bei Strama-MPS. „Nockenwellen werden in zunehmendem Maß montiert statt wie früher aus einem Teil gefertigt. Das minimiert die Herstellkosten, spart Gewicht, bietet höchste Geometrieflexibilität und ermöglicht die Kombinierbarkeit von Werkstoffen.“

Die beiden Messtaster TC76 messen im TWIN-Betrieb bis zu 10 Millionen Nocken im Jahr.

Messgeschwindigkeit von 3,0 m/min

Vor dem Fügeprozess müssen die geschmiedeten, randschichtgehärteten Nocken aus Wälzlagerstahl in der Innenkontur hochpräzise bearbeitet werden. Dafür werden die Nocken orientiert auf den ersten Rundtisch der Sondermaschine eingelegt. Zeitgleich werden an einer zweiten Station zwei andere Nocken ausgedreht, bevor die gefertigten Innendurchmesser dann an der dritten Station von zwei Werkstückmesstastern TC76 von Blum-Novotest per 2-Punkt-Antastung überprüft werden. Am zweiten Rundtisch werden sie geräumt, gewaschen und getrocknet.

Die kabelgebundenen Messtaster sind auf einem Achskreuz befestigt und ermitteln mit einer Geschwindigkeit von 3,0 m/min den Durchmesser der Nocken. Das ist vor allem auch deswegen bemerkenswert, da die Einsatzempfehlung von Blum-Novotest für den Messtaster TC76 nur 2,0 m/min beträgt und andere Messtaster oft sogar nur mit 400 bis 500 mm/min genutzt werden können. Bei einigen Tests konnten die Straubinger selbst nach der Erhöhung der Messgeschwindigkeit auf 3,0 m/min keine Genauigkeitseinbußen feststellen.

Die Nocken werden mit einer Geschwindigkeit von 3 m/min an zwei Punkten gemessen.

20 Millionen Antastungen im Jahr

Im Langzeitbetrieb zeigt der Messtaster trotz der hohen Messgeschwindigkeiten ebenfalls keine Schwächen. Die optoelektronische Signalgenerierung des kompakten Messtasters mit nur 25 mm im Durchmesser macht ihn verschleißfrei und langzeitstabil. „Unsere Maschinen sind in der Lage, zehn Millionen Nocken im Jahr zu fertigen. Das bedeutet bis zu 20 Millionen Antastungen für den Messtaster im Jahr“, berichtet Markus Noack, Entwicklungsingenieur für Softwaretechnik bei Strama-MPS. „Dabei traten bisher keinerlei Probleme mit den Systemen auf, nicht einmal die Tasteinsätze mussten getauscht werden. Und das bei einer Anlage, die seit fünf Jahren in Betrieb ist.“

Gemessen wird im TWIN-Betrieb, d. h. zwei Nocken werden zeitgleich nebeneinander in rund zwei Sekunden gemessen. Um zusätzlich Verfahrweg und dadurch Zeit einzusparen, verwendet Strama-MPS zur Messung des Innendurchmessers der Nocke einen Tasteinsatz mit einer zusätzlichen Messscheibe mit 15 mm im Durchmesser. Im Prozess werden die Messwerte an die Steuerung übertragen und am Steuerungsbildschirm als ‚measuring line‘ visualisiert. Der Maschinenbediener erkennt dadurch sofort, wohin sich das Maß entwickelt und kann daraufhin das Programm anpassen, bevor es aus der Toleranz von einem hundertstel Millimeter läuft. Auch die Werkzeugkosten werden durch die Werkstückmessung gesenkt, da durch das Messen in der Maschine die Ausdrehwerkzeuge bis zum Standzeitende genutzt werden können. „Das Resultat ist ein 100 % stabiler Prozess mit 100 % Gutteilen“, betont Noack.

Suche nach flexibler Lösung

Bevor die Blum-Messtaster zum Einsatz kamen, wurde mit Luftmessdornen gemessen. Der große Nachteil dabei war, dass für jeden Durchmesser ein neuer Messdorn benötigt wurde, da diese nur einen Messbereich von 0,3 mm aufweisen. Undenkbar heutzutage, da die Kunden von Strama-MPS Nocken für verschiedenste Motoren fertigen und im Triebwerk eines Kleinwagens natürlich anders dimensionierte Nocken benötigt werden als in einem LKW. Ein Messtaster ist hier viel flexibler und ermöglicht die Messung aller Dimensionen. Auf der Suche nach einer neuen Messlösung fiel die Wahl der Straubinger schnell auf den Messtaster TC76 von Blum.

Der wesentliche Unterschied des TC76 zu vergleichbaren Messsystemen ist sein Messwerk: „Alternative Systeme basieren auf dem verschleißanfälligen Dreibein-Prinzip mit dem weithin bekannten Lobing-Effekt. In Abhängigkeit von der Auslenkrichtung kann es so zu erheblichen Messfehlern kommen“, erklärt Stephan Otto, Vertriebsmitarbeiter von Blum-Novotest. „Das planverzahnte shark360-Messwerk von Blum bietet hingegen konstante Auslenkkräfte in alle Richtungen. Durch die mechanisch robuste Konstruktion sind höchste Messgeschwindigkeiten möglich, die es dem Messtaster problemlos ermöglichen, die geforderte Taktzeit zu erfüllen oder sogar zu übertreffen.“

Sicherer Rüstprozess

Da ein Maschinenbediener oftmals für drei oder mehr Maschinen verantwortlich ist, spielt neben der Taktzeit auch die Rüstzeit eine wichtige Rolle. Durch den Einsatz des Messtasters TC76 konnte der Sondermaschinenbauer die typspezifischen Rüstkosten reduzieren und dem Kunden außerdem einen einfacheren und sichereren Rüstprozess bieten.

Zum Rüsten wird mit dem Messtaster die Außenform der Nocke an vier Punkten aufgenommen und die Werte an der Maschinensteuerung angezeigt. Anhand dieser Daten wird die Spannvorrichtung durch den Bediener so positioniert, dass der Ausdrehdurchmesser im Zentrum der Nocke liegt. Angetastet werden die Außenpunkte mit der Rubinkugel am unteren Ende des Tasteinsatzes. Der spezielle Tasteinsatz gehört zum Standardprogramm von Blum und ermöglicht in diesem Anwendungsfall sowohl die schnelle Bauteilmessung wie auch die Bauteileinrichtung.

h3)Zerspanungsprozess voll im Griff

In der eigenen Fertigung vertraut Strama-MPS ebenfalls auf Messtechnik von Blum-Novotest: „In nahezu jedem unserer 25 Bearbeitungszentren befinden sich ein Lasermesssystem und ein Messtaster. Vom großen Maschinengestell für Sonderbearbeitungsmaschinen bis hin zur Düse für Reinigungsmaschinen werden Bauteile in verschiedensten Größen und Materialien für alle Geschäftsbereiche produziert“, erläutert Thomas Haimerl, stellvertretender Leiter der Fräserei. „Im Dreischichtbetrieb fertigen wir größtenteils Einzelteile oder kleinere Serien von maximal zehn Bauteilen. Das Voreinstellgerät nutzen wir dagegen nicht mehr, auf den 5-Achs-Bearbeitungszentren messen wir jedes Werkzeug unter Drehzahl und überwachen es außerdem im Prozess.“

Für die große Vielfalt an Bauteilen wird ein breites Werkzeugspektrum benötigt. Zentrische Werkzeuge wie Spiralbohrer werden damit auf Bruch überwacht und bei Messerköpfen sowie Gewindefräsern wird jede einzelne Schneide mit dem Zyklus Einzelschneidenkontrolle geprüft. So haben die niederbayerischen Spezialisten ihren Zerspanungsprozess voll im Griff.

h3)Absolut überzeugt

Mit der Fertigungsmesstechnik von Blum-Novotest ist man bei Strama-MPS vollauf zufrieden. Der Messtaster TC76 ist in den Sonderbearbeitungsmaschinen Standard und soll auch künftig verbaut werden. Schließlich benötigen die Straubinger bei der Entwicklung eines Prozesses mit kürzesten Taktzeiten Experten an allen Fronten. „Die Zusammenarbeit mit den Entwicklern und dem Service von Blum ist stets eine runde Sache. Wir haben bereits gemeinsam den Messablauf so perfektioniert, dass unsere Kunden nun ein rundum sehr gutes Paket erhalten“, fasst Markus Noack zusammen. „Zumal die Qualität des Messtasters zweifellos hervorragend ist. Wir sind vom Gesamtpaket aus Produkt und Service von Blum absolut überzeugt.“