Zuerst veröffentlicht in Modern Machine Shop

VON ANTHONY FETTIG, CEO — UNISIG DEEP HOLE DRILLING SYSTEMS

Beim Tiefbohren ist die Werkstückhandhabung vielleicht das sichtbarste Automatisierungselement, aber nicht unbedingt das wirkungsvollste. Oftmals ist es die interne Prozessautomatisierung, die selbst bei einer manuell beschickten Bohrmaschine die bedeutsamsten Ergebnisse liefert.

Bei der Automatisierung des Tiefbohrens gibt es prozessspezifische Herausforderungen. Dazu gehören die Komplexität der (Auf-)Spannvorrichtung – zur Sicherstellung der Werkzeugausrichtung erforderliche Elemente wie Führungsbuchsen und Lünetten, die in einer herkömmlichen Dreh- oder Fräsmaschine nicht vorhanden sind – und Werkstückeigenschaften wie Länge und Gewicht.

Lange Werkstücke bedeuten eine lange Bohrzykluszeit, und die Aufrechterhaltung der Produktionsgeschwindigkeit erfordert oft mehrspindlige Tiefbohrsysteme. Leider bedeutet das Anhalten einer zwei- oder vierspindligen Maschine, dass zwei oder vier Spindeln stillstehen, bis die Teile geladen und entladen werden. Je mehr Teile sich in diesen Fällen gleichzeitig in der Maschine befinden, desto mehr kann die Automatisierung die Zykluszeit bei laufender Maschine beeinträchtigen.

Die Lösung dieses Problems in Mehrspindelmaschinen erfordert eine interne Automatisierung, um die Ziele von Lean Manufacturing und Ein-Stück-Fluss zu erreichen. Die in die Maschine integrierten Lader vereinzeln Prozesse, sodass Sie selbst innerhalb einer kleinen Charge von vier Stück den One-Piece-Flow beibehalten. Der Bediener oder die Automatisierungsausrüstung legt ein Teil ein und nimmt ein Teil heraus, und die Maschine manövriert im Inneren, um diese vier Teile so zu sequenzieren, dass die Spindelstillstandszeiten minimiert werden und gleichzeitig vor- und nachgelagerte Prozesse für den One-Piece-Flow beibehalten werden. Zum Beispiel könnten Teile auf ein intelligentes Förderband geladen, indexiert und für den Bohrzyklus in Spannfutter gehoben werden, bevor sie auf der Auslaufseite durch Roboter entladen werden, damit es keine Engpässe für einen kontinuierlichen Produktionsfluss gibt.

Werkzeug-Standzeitmanagement ist eine weitere Form der internen Automatisierung. Durch die Rückmeldung an die Maschine kann der Tiefbohrprozess bei Bedarf angepasst oder gestoppt werden, bevor Werkzeuge und Teile beschädigt werden.

Die Werkzeugstandzeitverwaltung ist in die Maschinensteuerung integriert, und die Maschine erfasst Drehmoment, Vorschub und Kühlmittel. Der Spänezustand ist in der Regel der erste Indikator für Verschleiß, für dessen Erkennung ansonsten ein Bediener anwesend sein müsste, so dass die Maschine den Prozess tatsächlich überwacht und den Verschleiß der Werkzeuge vorhersagen und erkennen kann wann sie ausgetauscht werden müssen. Ein Standzeit-Management-System kann auch die Bohrlänge und die Anzahl der Zyklen zählen und dann zum richtigen Zeitpunkt einen Werkzeugwechsel veranlassen.

Diese Art der maschineninternen Automatisierung ebnet den Weg für die externe Automatisierung. Im weiteren Verlauf des Prozesses erleichtern hochstandardisierte Optionen für Maschinen mit Robotervorbereitung wie eine automatische Tür, Werkstück-Sensoren und programmierbare Werkstückaufnahmen das spätere Hinzufügen eines Roboters. Diese Maschinen mit Robotervorbereitung schaffen bereits Effizienz, bevor sie vollständig automatisiert sind. Auch bei manueller Beladung machen die automatischen Türen und die programmierbare Werkstückspannung den Prozess effizienter.

Nach UNISIGs Erfahrung ermöglicht ein integrierter Reibahlen-Werkzeugwechsler Betrieben erhebliche Durchsatzsteigerungen sogar mit einem (menschlichen) Bediener. Mit dieser Technologie können Anwender das Produktionstempo beim Beladen der Maschine beibehalten, während das Einlegen von Reibwerkzeugen für jeden Zyklus entfällt. Dies ermöglicht es dem Bediener sich auf andere Aufgaben wie zusätzliche Qualitätsprüfungen und Werkzeugsetups außerhalb der Maschine zu konzentrieren.