Von Sean Hayes, Steuerungsingenieur, UNISIG
Zuerst veröffentlicht in Advanced Manufacturing

Wie ihre Branchenkollegen im Fertigungssektor verlassen sich viele Hersteller von Tiefbohrmaschinen auf kommerzielle Standardsteuerungen (COTS) oder verwenden Systeme von anderen Werkzeugmaschinenplattformen. Dieser Ansatz ist effizient, bietet jedoch oft keine Benutzerschnittstelle, die speziell für Tiefbohrmaschinen entwickelt wurde. Daher haben sich einige Hersteller von Tiefbohrmaschinen für kundenspezifische Steuerungen entschieden, die nicht nur eine höhere Genauigkeit ermöglichen, sondern auch die Optimierung des Tiefbohrprozesses selbst ermöglichen.

Der Tiefbohrprozess erfordert eine sorgfältige Überwachung durch den Bediener und eine gut konstruierte Steuerung kann problemlos alle relevanten Daten anzeigen, die für die Echtzeitmanagement der Bohrleistung erforderlich sind. Um den Prozess wirklich zu optimieren, müssen die Steuerungen eine schnelle und einfache Handhabung der wichtigsten Faktoren beim Tiefbohren ermöglichen: Vorschubkraft und Vorschubgeschwindigkeit des Bohrers; die Drehmomente von Werkzeug- und Werkstückspindel; und der Kühlmitteldruck und -fluss.

Bei Maschinen mit COTS-Technologie oder einer umfunktionierten CNC-Plattform sind solche Programmänderungen oder -manipulationen nach dem Start eines Bohrzyklus nahezu unmöglich. Bei Steuerungen, die für das Tiefbohren ausgelegt sind, ist jedoch das Überschreiben des Programms während des Betriebs möglich und wird unterstützt.

Tiefbohr-Profis sind begeistert, die Drehzahl und das Drehmoment der Spindel sowie den Vorschub und die Vorschubkraft des Bohrers im Handumdrehen ändern zu können. Mit dieser feinkörnigen Steuerung können Bediener Vorschub und Spindeldrehzahl anpassen, um Probleme wie das Spanmanagement und die Geradheit einer Bohrung im Griff zu behalten. Der Kühlmittelfluss kann dann geändert werden, um die Spanabfuhr für diese Anwendung zu optimieren.

Darüber hinaus helfen die heutigen Tiefbohrsteuerungssysteme den Anwendern, das Gleichgewicht zwischen Arbeitsgeschwindigkeit und Werkzeugstandzeit zu finden. Beim Auftreffen auf unterschiedliche Materialien können Fertiger sorgfältig abgestufte Änderungen vornehmen, die entweder den Verschleiß der Ausrüstung und/oder des Werkzeugs reduzieren oder die Zykluszeiten verkürzen. Neben Spindeldrehmoment und Vorschubkraft können Kühlmittelart, -durchfluss und -druck die Werkzeugstandzeit erheblich beeinflussen.

Während für das Tiefbohren konzipierte Steuerungen dem erfahrenen Bediener schnelle Parameteränderungen ermöglichen, verkürzen die Steuerungen auch die Lernkurve für unerfahrene Bediener: Moderne Steuerungen ermöglichen es, Programme durch einfache Eingabe von Teile- und Werkzeugparametern zu erstellen. Wenn einige der Daten nicht vorliegen, verfügen die Steuerungen über Werkzeuge, die Faktoren wie empfohlene Spindeldrehzahlen für die Werkzeugrotation und den Werkstück-Gegenlauf basierend auf den bekannten Daten berechnen.

Ebenso können Bediener einfach ein neues Werkzeug und dessen Versatz konfigurieren, Programme über eine Ethernet-Verbindung importieren und andere Funktionen über die innovative Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) heutiger Steuerungen ausführen. Im Gegensatz zu früheren Bohrmaschinengenerationen präsentieren aktuelle HMI-basierte Lösungen dem Anwender alle Daten, die zum Einrichten eines Tiefbohrvorgangs erforderlich sind auf einen Blick.

Diese Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit macht diese Systeme weitaus modularer. Heutige Tiefbohrmaschinen lassen sich mit Hilfe von Robotern, die Materialien an andere Stationen übergeben können, leicht bis zur Vollautomatisierung aufrüsten. Diese Systeme lassen sich dann wiederum einfach in Fertigungszellumgebungen integrieren.

Fortschrittliche Tiefbohrsteuerungen können Hersteller nun sogar beim Schutz ihrer Investitionen mit einer Reihe von Sicherheitsfunktionen und gegen Produktionsausfälle absichern. Die Software in den Steuerungen kann Bediener warnen, wenn Probleme wie verschmutzte Filter oder Metallspäne, die das Werkzeug verstopfen, drohen erheblichen Schaden zu verursachen, wenn sie nicht behoben werden. Die Software kann auch verfolgen, wie oft Werkzeuge eingesetzt werden oder wann eine Maschine zur planmäßigen Wartung fällig ist, sodass die Instandhaltung notwendige Reparaturen oder Austausche mit den geringsten Produktionsausfällen durchführen können.

Die vollständige Integration des Steuerungssystems in die Tiefbohrmaschine erfordert den gleichzeitigen Aufbau und Projektierung. Denn die Fähigkeit einer fortschrittlichen Steuerung, mechanische Prozesse zu überwachen und eine präzise Rückmeldung zu geben, erfordert ein hocheffizientes, reibungsloses System, das auf die Bewegungssteuerungsziele der Steuerung abgestimmt ist. Ebenso müssen Kühlmittelpumpensysteme über die Intelligenz verfügen, den Prozess zu variieren, wenn Bediener Parameter übersteuern und dennoch wartungsarm und robust über eine lange Lebensdauer sein. Nur Maschinen, die um solche intelligente Steuerungssysteme herum gebaut sind und umgekehrt, können Bedienern ein Höchstmaß an Instant-Prozesstransparenz und -management bieten.