Praxisgerechte Anpassungen garantieren schnellen Produktionsbeginn

Dettenhausen, 08.05.2012 - "Die Teile sind in mehrerer Hinsicht außergewöhnlich", sagt Michael Rau, Anwendungstechniker der CAMäleon Produktionsautomatisierung GmbH, und zeigt auf das Maschinenbett des Profilbearbeitungszentrums SBZ 151 von elumatec. Dort ist ein 1800 mm mal 350 mm großes Mehrkammerprofil eingespannt, von dem in aufwändigen Bearbeitungen fast die Hälfte des ursprünglichen Materials entfernt wurde. Die komplizierten Bearbeitungen hat Rau in der Programmiersoftware PUMA-System® im Vorfeld programmiert und simuliert - jetzt nimmt der Anwendungstechniker vor der Auslieferung der Maschine nur noch letzte technische Anpassungen vor.

"Außergewöhnlich sind die Menge des zu zerspanenden Materials, die aufwändigen Bearbeitungen, die Größe des Werkstückes und auch die Wandstärke von zum Teil 18 mm", erläutert Michael Rau einige Anforderungen der außergewöhnlichen Teile, die zu einem Zug gehören und im Auftrag des spanischen Unternehmens Tecalum gefertigt werden. Tecalum erweitert seinen Maschinenpark um ein Profilbearbeitungszentrum SBZ 151 von elumatec. Vor der Auslieferung der Maschine werden im elumatec-Werk im schwäbischen Mühlacker bei Pforzheim bei den Bearbeitungen letzte Anpassungen vorgenommen, damit der Kunde nach dem Aufstellen der Maschine sofort produzieren kann.

Bohrungen, Gewindebohrungen, Klinkungen, Sägeschnitte in und an anspruchsvollen Profilen - dafür ist die Programmiersoftware PUMA-System® (Powerful Userfriendly Milling Application) der CAMäleon Produktionsautomatisierung GmbH aus Dettenhausen bei Stuttgart gemacht. Auch komplizierte Bearbeitungen und gebogene Teile lassen sich mit dem PUMA-System® schnell und übersichtlich programmieren. "Bei diesem Auftrag gibt es so gut wie keine Standardbearbeitungen", bilanziert CAMäleon-Anwendungstechniker Michael Rau angesichts der Tecalum-Werkstücke, "das meiste sind freie Konturen - also Bearbeitungen, die man selber anlegen muss."

Komplizierte Bearbeitungen mit Sonderwerkzeugen

"Anspruchsvoll ist auch diese Bearbeitung", verweist Michael Rau auf ein anderes Rohteil von Tecalum, bei dem ein 2100 mm langer und 240 mm breiter Steg zu rund 90 % entfernt werden muss. Der CAMäleon-Anwendungstechniker muss dabei nicht nur die Bearbeitung programmieren, sondern auch überlegen, welche Probleme das 1800 mm lange und 230 mm breite Abfallstück verursachen kann. "Das Abfallstück darf die folgenden Bearbeitungen nicht behindern", verdeutlicht Rau. Der Anwendungstechniker löst das Problem, indem er vorher Sägeschnitte setzt, die aus einem großen Abfallstück mehrere kleine Teile machen. Diese kleinen Stücke können bei der Bearbeitung herunterfallen, ohne dann der Bohrspindel oder den Spannern im Weg zu liegen.

Für die komplizierten Bearbeitungen werden zu rund 80 % Sonderwerkzeuge eingesetzt. Deshalb musste der Anwendungstechniker bei den Werkzeugen Anpassungen in der Programmiersoftware vornehmen. Michael Rau: "Wegen der vielen und unterschiedlichen Bearbeitungen brauchen wir mehr Werkzeugplätze. Wir haben jetzt Kombi-Werkzeuge genommen - da braucht man nur einen Werkzeugplatz anstatt zwei." Die SBZ 151 bietet inklusive Säge insgesamt 21 Werkzeugplätze. Zwei Werkzeugmagazine, die direkt an der verfahrenden Bearbeitungseinheit angebracht sind, sorgen für schnelle Werkzeugwechsel und kurze Bearbeitungszeiten.

Nachbearbeitungszeit senken

An wenigen Stellen erfordern die Zug-Teile Sonderbearbeitungen per Hand, wenn z.B. Stege nicht vollständig weggefräst werden können, weil sonst die Spindel mit dem Werkstück kollidieren würde. "Ich versuche, die Nachbearbeitungszeit der Teile zu senken", optimiert Michael Rau mit Vorstellungsvermögen, Erfahrungswissen und Sachkenntnis auch diesen zeitintensiven Arbeitsschritt.

Toleranzen in der Höhe und Breite der Werkstücke werden mit einem Messtaster erkannt und während der Bearbeitung gleich in der Programmiersoftware PUMA-System® verrechnet. Zu den Optimierungen gehören auch breitere Spannbacken, die das Werkstück besser halten und eine veränderte Aufspannlage, bei der mit dem 500 mm-Sägeblatt effektiver gearbeitet werden kann.

Simulation: Reparaturen vermeiden, Betriebsbereitschaft erhalten

Die Programmiersoftware PUMA-System® der CAMäleon Produktionsautomatisierung GmbH bietet die Möglichkeit, programmierte Bearbeitungen zu simulieren. Das Gute an einer Simulation ist: Es wird schon vorher gezeigt, was hinterher passiert. In der Profilbearbeitung mit der Programmiersoftware PUMA-System® heißt das: Das PUMA-System® simuliert Fertigungsabläufe, bevor sie am Profilbearbeitungszentrum stattfinden. So kann der Maschinenbediener rechtzeitig eingreifen, falls Kollisionen drohen - und bevor Schaden an der wertvollen Maschine entsteht.

Die gesamte Simulation wird aufgezeichnet, daraus resultieren zahlreiche Vorteile: Zum Beispiel braucht der Maschinenbediener nicht am Programmierplatz anwesend zu sein. Er muss also die Simulation am PC nicht betrachten, um herauszufinden, ob eine Kollision droht. Das PUMA-System® rechnet selbstständig die bereits programmierten Bearbeitungen durch und registriert eventuelle Kollisionen. Das Ergebnis der Simulation kann sich der Maschinenbediener anzeigen lassen. Auf der Bedienoberfläche des Programmiersystems gibt es das Symbol "Bombe". Wenn der Maschinenbediener dort klickt, werden nacheinander alle Kollisionen aufgelistet, die das PUMA-System® bei der Simulation errechnet hat. So kann der Maschinenbediener oder Programmierer nacheinander alle problematischen Punkte im Fertigungsablauf korrigieren.

Der Maschinenbediener kann also z.B. über Nacht verschiedene Bearbeitungsprogramme an das PUMA-System® senden, die von der Programmiersoftware dann simuliert werden. Am nächsten Morgen erkennt der Maschinenbediener mit einem Blick am PC, ob die Bearbeitungsprogramme so an das Profilbearbeitungszentrum übergeben werden können oder ob Kollisionen drohen und etwas geändert werden muss.

Bei der Simulation sieht der Maschinenbediener in einer 3D-Darstellung, wie die Maschine Bearbeitungen am Halbzeug ausführt. Das PUMA-System® kann optional so eingestellt werden, dass das betroffene Bauteil rot blinkt, wenn eine Kollision droht. Die Signalfarbe warnt vor einem Crash. Es wird genau das simuliert, was im NC-Code drinsteht. Werden per Hand Werte im NC-Code geändert, simuliert das Programm die geänderten Werte. Wenn der Fertigungsablauf, der von der Simulation abgebildet wird, kollisionsfrei abläuft, kann das NC-Programm an die Maschine übertragen werden.

Rohteil-Aktualisierung vereinfacht Programmierung

Die aufgezeichnete Simulation ist kein Film, der von Anfang bis Ende betrachtet werden muss, sondern ein Datensatz, in den der Maschinenbediener an beliebiger Stelle einsteigen kann. Er hat also die Möglichkeit, direkt an eine Kollisionsstelle zu springen oder zu einem bestimmten Werkzeug. Das erlaubt schnelles Korrigieren und Programmieren.

Die Simulation kann am Bildschirm gedreht, herangezoomt und in einem oder mehreren Fenstern gleichzeitig betrachtet werden. So kann der Maschinenbediener z.B. zeitgleich die Vorderseite und die Rückseite des bearbeiteten Teiles betrachten und hat so einen besseren Überblick über die programmierten Bearbeitungen sowie eventuell drohende Kollisionen.

Ein weiterer Vorteil der Simulation ist die Rohteil-Aktualisierung. Im PUMA-System® können Form und Länge des unbearbeiteten Teils programmiert werden - die Daten lassen sich alternativ auch von gelieferten Datensätzen übernehmen. Im nächsten Schritt programmiert der Maschinenbediener notwendige Bearbeitungen, die dann simuliert werden. Das nun in der Simulation bearbeitete Teil kann in dieser Form abgespeichert werden.

Eine derartige Möglichkeit ist z.B. vorteilhaft, wenn ein Teil umgespannt werden muss, damit es weiter bearbeitet werden kann. Das im PUMA-System® abgespeicherte Teil lässt sich nach Bedarf einfach wieder aufrufen und weiter verwenden.

Ein weiterer Vorteil der Simulation: Das PUMA-System® simuliert Fertigungsabläufe auf Basis des CNC-Codes nach dem Postprozessor-Lauf. Dadurch erhält der Maschinenbediener einen Anhaltspunkt, wie lange die geplante Bearbeitungsdauer voraussichtlich dauert. Das kann eine nützliche Hilfe für die Arbeitsvorbereitung sein.

Schulung vor Ort

Die Kollisionskontrolle ist nur ein Vorteil der Programmiersoftware, die Daten aus marktüblichen Konstruktionsprogrammen übernimmt, optimiert und danach Bearbeitungszentren ansteuert.

Nachdem alle Anpassungen erfolgreich durchgeführt sind und mit dem PUMA-System® auf der SBZ 151 effektiv gefertigt werden kann, wird die Maschine ausgeliefert. Für Michael Rau heißt das: Nach der intensiven Programmierphase im Büro und der Anpassungsphase beim Maschinenhersteller folgt die Reise zum Unternehmen Tecalum nach Spanien, wo vor Ort die zukünftigen Maschinenbediener geschult werden.

Optimierungen

Das PUMA-System® optimiert den Fertigungsablauf in vielfältiger Weise. Dazu gehören unter anderem Wegeoptimierung, Werkzeugoptimierung, Fräsbahnoptimierung, Optimierung des Spannermanagements und Stangenoptimierung. So kann die Teilefertigung besonders schnell und wirtschaftlich absolviert werden.

Bei der Wegeoptimierung wählt das Softwaresystem die Reihenfolge der Bearbeitungsschritte so, dass sich die größte Zeitersparnis und die kürzeste Fertigungszeit ergibt. Falls gewünscht, kann der Maschinenbediener die von der Software vorgeschlagene Reihenfolge der Bearbeitungsschritte nach seinen Wünschen verändern. Die Werkzeugoptimierung vermeidet zeitintensive Werkzeugwechsel, wo immer es möglich ist. Zum Beispiel kann mit einem 8 mm-Fräser sowohl ein 8 mm-Loch als auch ein 10 mm-Loch gefräst werden. Das Werkzeug kann für Bohrungen, freie Fräsbahnen, Kreistaschen, Langlöcher oder Rechtecke verwendet werden.

Durch die Fräsbahnoptimierung sorgt das PUMA-System® für optimale Arbeitsergebnisse. Beim Fräsen von z.B. Rechtecktaschen oder beim Ausräumen von Freiformen berechnet die Software alle Fräsbahnen so, dass das Werkzeug nicht zu viel und nicht zu wenig Material abtragen muss. Im Software-Programm steckt viel Fachwissen: Peter Fürle, Geschäftsführer der CAMäleon Produktionsautomatisierung GmbH, beschäftigt sich bereits seit über 25 Jahren mit der Programmierung von Bearbeitungszentren.

Zeitoptimierte Abläufe durch PUMA-System®

Auch komplizierte Bearbeitungen wie schräge Bohrungen in gebogenen Teilen lassen sich im PUMA-System® einfach programmieren. Die Software erzeugt eine virtuelle Fläche, auf der sich mit einer Null-Punkt-Verschiebung und einer Drehung um den Nullpunkt übersichtlich arbeiten lässt. Der Bediener braucht sich keine Gedanken zu machen, welche Winkel einzustellen sind - das macht alles das System.

Das PUMA-System® ist so flexibel, dass der Programmierer verschiedene Einstellungen ändern kann, bis es für seinen Bedarf passt. Beispielsweise Stufenbohrer lassen sich im PUMA-System® leicht anlegen und einsetzen. Gibt der Bediener die entsprechende Eintauchtiefe frei, arbeitet das Software-System z.B. beim Ausräumen mit dem dicksten Durchmesser, weil das am schnellsten geht. Zu den zeitoptimierten Programmabläufen gehört auch, dass bei Mehrkammerprofilen nur dann im Arbeitsvorschub gefahren wird, wenn Material auszuräumen ist - zwischen den Kammerwänden bewegt sich das Werkzeug im Eilgang.

Auch, wenn bei Mehrkammerprofilen Bohrlöcher unterschiedlicher Durchmesser übereinander liegen, erkennt dies das PUMA-System® und vermeidet es, zweimal an dergleichen Stelle zu bohren. So wird an der Profilaußenseite erst das große Loch gebohrt und anschließend im tiefer liegenden Material das Loch mit dem kleineren Durchmesser. Die so erzielten minimalen Zeiteinsparungen addieren sich gerade bei großvolumigen Aufträgen zu gigantischen Summen.

Maßgenau in einer einzigen Aufspannung arbeiten

Mit diesen Optimierungen kann Tecalum in der Fertigung viel Zeit und damit Geld sparen. Dazu tragen auch andere Optionen des PUMA-Systems® wie das Spannermanagement und die Stangenoptimierung bei. Generell erlaubt die Software PUMA-System®, Teile in nur einer Aufspannung zu bearbeiten. Mit verfahrbaren Spannern werden Teile einer Stange auseinander gezogen, wenn stirnseitige Bearbeitungen erforderlich sind. Beim Spannermanagement optimiert die Software PUMA-System® die Fertigung so, dass Spanner ein Profil nicht an Stellen halten, die bearbeitet werden müssen. Überhaupt sollen die Spannelemente möglichst nicht verfahren werden, um Zeit zu sparen und hohe Genauigkeit zu erzielen. Deswegen steuert das PUMA-System® Profilbearbeitungsmaschinen mit nicht symmetrischer Spindelaufhängung so an, dass sie dicht neben den Spannern bearbeiten können, ohne dass die Spannvorrichtung bewegt werden muss. Auch Sägeschnitte können mit dem PUMA-System® einfach und übersichtlich programmiert werden. Mit der Programmiersoftware lässt sich auf leistungsfähigen Profilbearbeitungszentren wie der SBZ 151 von elumatec maßgenau und wirtschaftlich arbeiten.

Leistungsfähiges Profilbearbeitungszentrum

Das Stabbearbeitungszentrum SBZ 151 von elumatec ist eine 5-Achs-Maschine für die industrielle Bearbeitung von Aluminiumprofilen. Sämtliche Bearbeitungsoptionen wie Bohren, Fräsen, Gewinde schneiden, Sägen und Klinkungen erstellen finden am ruhenden Profil statt - so kann exakt gearbeitet werden und empfindliche Oberflächen lassen sich vor Kratzern und sonstigen Schäden bewahren.

Als besonderen wirtschaftlichen Vorteil bietet das Maschinenkonzept der SBZ 151 zwei Bearbeitungsmöglichkeiten: Entweder die Komplettbearbeitung am Stab mit anschließendem Zuschnitt oder die Aufteilung des Arbeitsbereiches in zwei Zonen für den effizienten Pendelbetrieb. Die Spanner können unabhängig von den laufenden Bearbeitungen zeitparallel vorpositioniert werden. Das schafft höchste Flexibilität und bringt hohen Materialdurchsatz.

Passt sich vorgeschalteter Software und nachgeschalteten Maschinen an

Im PUMA-System® können die Daten von Werkstücken entweder über eine Schnittstelle aus Konstruktionssystemen übernommen oder vom Maschinenbediener über einen einfachen Dialog selbst erzeugt werden. Aus einer Profildatenbank lassen sich Standardformen wie U-Profile auswählen. Anhand des Profilquerschnitts und der eingegebenen Bauteillänge erzeugt die Software dann das dreidimensionale Profil, das am PC in alle Richtungen gedreht werden kann. Über einfache Dialoge lassen sich Standardbearbeitungen wie Kreistaschen, Rechtecktaschen, Langlöcher, Bohrungen, Klinkungen und Sägeschnitte programmieren. Auch die Daten für Freiformen kann der Bediener einfach generieren.

Das fertig beschriebene Teil lässt sich drehen und wenden, um die Einlegelage in das Bearbeitungszentrum anzupassen. Dabei werden die Bearbeitungen neu berechnet: Was vorher vorne am Bauteil war, wird dann eventuell mit dem Winkelkopf von unten bearbeitet. Mit dem PUMA-System® lassen sich auch Teile programmieren, die länger als die Maschine sind. Ein spezieller Ablauf schiebt das Teil dann nach.

Die Programmiersoftware PUMA-System® kann Daten aus marktüblichen Konstruktionsprogrammen übernehmen, bearbeitungstechnisch aufbereiten sowie optimieren und dann marktgängige Profilbearbeitungsmaschinen ansteuern.

Kompetenter Service

Die CAMäleon Produktionsautomatisierung GmbH in Dettenhausen bei Stuttgart bietet einen umfangreichen Service. Über eine Hotline sind kompetente Fachleute erreichbar, die bei Fragen gerne weiterhelfen.

Mit dem Fernwartungsprogramm "Netviewer" können die CAMäleon-Supporter Kunden auf der ganzen Welt sofort unterstützen. Dabei schaltet sich der Servicetechniker - falls der Kunde zustimmt - über das Internet auf den PC am Programmierplatz auf. Er kann dann die Maus bedienen, als wenn er selbst vor dem Rechner sitzen würde.

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