NILES-SIMMONS Center Axis Alignment: Automatisierte Komplettbearbeitung v. Turbinen- & Spezialwellen

Vollautomatisierte Komplettbearbeitung von Turbinen- und Spezialwellen – NILES-SIMMONS entwickelt den neuen Prozess des „CENTER AXIS ALIGNMENT“ zur automatischen In-Prozess-Bestimmung der optimalen Wellenzentrumsachse Das Einsatzgebiet In hochtechnisierten, innovativen und sensiblen Industriebereichen wie beispielsweise der Luft- und Raumfahrtindustrie oder den Sektoren Defense und Energie steigen die Anforderungen an die Fertigung komplexer Bauteile und die Bearbeitung hochfester Materialien stetig. Insbesondere die Reduzierung der Fehleranfälligkeit innerhalb von Produktionsprozessen für hochkomplexe und kostenintensive Werkstücke rückt mit Blick auf die „Cost-per Part“ und die zu erreichenden Genauigkeiten immer stärker in den Mittelpunkt. Um diesen Anforderungen Rechnung zu tragen, hat NILES-SIMMONS den neuen vollautomatisierten und patentierten Bearbeitungs- und Messprozess des „CENTER AXIS ALIGNMENT“ speziell für die Bearbeitung von Turbinenwellen entwickelt. Dieser ermöglicht die Komplettbearbeitung komplizierter, tieflochgebohrter wellenförmiger Werkstücke inklusive aller Inprozess-Messungen ohne manuelle Bedienereingriffe. Ziel des Bearbeitungsprozesses ist es dabei die Außenkontur des Werkstückes exakt an die Innenkontur anzupassen, um eine gleichmäßige Wandstärke des Werkstückes entlang seiner Achse zu erreichen. Der patentierte Messprozess Das zentrale Element dieses Sonderverfahrens ist der neue Messprozess zur Ermittlung der optimalen Wellenzentrumsachse. Dieser wurde durch NILES-SIMMONS entwickelt sowie patentiert und basiert auf der Anwendung des Wirbelstrommessprinzips mit dem der Abstand zwischen dem eingesetzten Wirbelstromsensor und dem Werkstück erfasst wird. Dieses Prinzip zählt zu den berührungslosen induktiven Messprinzipien, welches auch durch nichtleitende Werkstoffe messen kann, ohne dass diese einen Einfluss auf das Messergebnis haben. Das Verfahren ist daher ideal für den Einsatz im rauen Industrieumfeld geeignet. Staub, Schmutz und Öl beeinflussen die Messung nicht. Temperaturschwankungen werden durch eine effiziente Temperaturkompensation ausgeregelt. Durch die vollautomatisierte Messwertaufnahme lässt sich der Prozess bedienerlos durchführen – vom ersten Einspannen des Werkstückes bis dieses in seinem neuen Zentrum gespannt ist. Hierbei wird ein spezieller Wirbelstromsensor samt Auswerteeinheit der Firma µEpsilon eingesetzt, welcher auf die werkstückspezifischen Eigenschaften kalibriert wurde. Dieser kann bei einer Auflösung von unter einem Mikrometer einen Messbereich von bis zu 9 mm abdecken. Der Sensor ist an der Spitze einer 2000 mm langen Karbonlanze montiert, die in eine auswechselbare modulare Messkassette integriert ist. Somit kann der Sensor über die Maschinenachsen des Bohrstangenaggregates im Arbeitsraum der Maschine innerhalb des tieflochgebohrten Werkstückes positioniert und bewegt werden. Wenn der Sensor einmal positioniert ist, lassen sich über die Rotation des Werkstückes in einer beliebigen Feinheit die Abstände zwischen dem Sensor und dem Werkstück messen. Aus diesen Messdaten lässt sich der Zentrumspunkt des betrachteten Durchmessers berechnen. Entlang der Werkstücklängsachse können mit dieser Methode beliebig viele Zentrumspunkte ermittelt werden, welche den aktuellen Bohrungsverlauf abbilden. Mithilfe dieses automatisierten Prozesses kann die Abweichung des Außenkonturverlaufes zum Innenkonturverlauf auf ein Minimum reduziert werden und so eine gleichmäßige Wandstärke der Welle entlang ihrer Achse hergestellt werden. Der Kundennutzen Der wesentliche Vorteil des „CENTER AXIS ALIGNMENT“ ist die vollautomatisierte Vermessung, Ausrichtung und Bearbeitung von tieflochgebohrten Werkstücken ohne Bedienereingriff. Alle für den Prozess notwendigen Schritte laufen vollautomatisch innerhalb programmierter Prozessgrenzen ab. Mitunter, fehlerbehaftete manuelle Bedieneingriffe oder fehleranfällige manuelle Messprozesse, welche bei bisherigen konventionellen Abläufen erforderlich waren, entfallen vollständig. Damit ist es möglich die Produktion von Ausschussteilen auf ein Minimum zu reduzieren und die Qualität der Werkstücke signifikant zu verbessern. Ungeeignete Rohteile können zudem bereits am Anfang des Prozesses identifiziert und ausgeschleust werden. Aufgrund der Integration aller Technologien und Messprozesse in eine Maschine lassen sich die Taktzeiten verkürzen und Logistik- und Handling-Prozesse reduzieren. Das Messverfahren ist unempfindlich für Umgebungseinflüsse wie Temperaturschwankungen oder Fremdstoffe und lässt sich für verschiedenste Materialien flexibel einsetzen. Durch den modularen Aufbau der NILES-Maschinen lassen sich zudem auf der gleichen Maschine unterschiedliche Werkstücktypen bearbeiten und In-Prozess vermessen. Dies schafft maximale Flexibilität für den Kunden. Das Verfahren ist bereits erfolgreich in die Turbinenwellenfertigung am Markt integriert.