Maschinen-OEMs treffen den Moment

Künstliche Intelligenz und Automatisierung tragen zur Modernisierung der Zerspanung bei

Während sich die Fertigungswelt außerhalb der Maschinenwerkstatt verändert, müssen sich auch die Dinge im Inneren ändern. Daher tun Werkzeugmaschinenlieferanten ihr Möglichstes, um Werkstätten bei der Anpassung an die neuesten Produktionsanforderungen und wirtschaftlichen Überlegungen zu unterstützen. Diese Unternehmen modernisieren nicht nur die Technologie auf vielfältige Weise, sondern unterstützen ihre Kunden auch beim Übergang zu einer fortschrittlichen Automatisierung ihrer Bearbeitungsvorgänge.

Einige Werkzeugmaschinen-Upgrades sind das Ergebnis eines starken Drucks seitens der Benutzer. Laut Tim Thiessen, Vizepräsident für Vertrieb und Marketing bei Okuma America Corp., einem Werkzeugmaschinenhersteller in Charlotte, North Carolina, fragen beispielsweise Hersteller von Elektrofahrzeugen und andere nach regulären Systemen mit höherer Spindelgeschwindigkeit und Leistung Steigen Sie in die (sehr hohe) Geschwindigkeitsbearbeitung ein – 35.000 U/min und mehr –, aber darüber spreche ich nicht“, sagte er. „Ich sage, dass der Sweet Spot innerhalb der Norm der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung sich nach oben bewegt.“

Während Okuma normalerweise 75-PS-Maschinen mit Spindelgeschwindigkeiten von bis zu 10.000 U/min anbietet, fordern viele Kunden jetzt Spindeln mit 18.000 U/min und 100 oder 150 PS, bemerkte er. „Es wäre eine Sache, wenn wir das als Nischenanwendung betrachten würden, aber ich sehe, dass das in der Branche immer mehr zum Mainstream wird.“

Laut Thiessen wünschen sich Okuma-Kunden mehr Maschinenleistung, damit sie in Sekundenschnelle auf hohe Spindelgeschwindigkeiten beschleunigen können. Und sie wollen höhere Spindelgeschwindigkeiten, um die Vorschubgeschwindigkeit zu steigern und die Zykluszeiten zu verkürzen, normalerweise bei der Bearbeitung von Aluminium oder Titan, fügte er hinzu.

Die Zulieferer versuchen nicht nur, die Maschinen leistungsfähiger zu machen, sondern sie auch benutzerfreundlicher zu machen. Eine Möglichkeit besteht darin, die Konversationssteuerung zu integrieren, eine textbasierte Technologie, die es Benutzern ermöglicht, Programmierinformationen als Reaktion auf Elemente in einfachen Menüs einzugeben, die auf Steuerbildschirmen angezeigt werden.

Beispielsweise bietet DMG Mori USA Inc. in Hoffman Estates, Illinois, sogenannte Technologiezyklen an, eine Dialogsteuerungsoption, die die erweiterte Programmierung für Vorgänge wie Wälzschälen vereinfachen soll. Anstatt das erforderliche Programm offline zu erstellen, ermöglichen Technologiezyklen „die Eingabe komplexer Programmierzyklen an der Werkzeugmaschine“, sagte Gerald Owen, General Manager National Engineering bei DMG. Sie ermöglichten es den Betreibern auch, im Handumdrehen Anpassungen an Programmen vorzunehmen, fügte er hinzu.

DMG ist einer von mehreren Maschinenherstellern, die solche Funktionen anbieten. „Die Kombination und Vereinfachung bisher sehr hochwertiger Funktionen und die Bereitstellung einer einfacheren, einfacheren Schnittstelle dazu ist ein Trend in der gesamten Branche“, sagte Owen.

Weitere fortschrittliche Werkzeugmaschinenfunktionen nutzen Entwicklungen im viel diskutierten Bereich der künstlichen Intelligenz. Beispielsweise ist Smooth Ai Thermal Shield von Mazak Corp., Florence, Kentucky, in allen neueren Maschinen von Mazak enthalten, um thermische Verformungen von Maschinenkomponenten aufgrund von Temperaturschwankungen auszugleichen, die durch den Maschinenbetrieb oder die Umgebung verursacht werden. In der automatischen Version sammeln Sensoren kontinuierlich Temperaturdaten, die von einer Software gespeichert und analysiert werden, die aus den Daten lernt, um bei Bedarf Anpassungen der Prozessparameter vorzunehmen und zu verhindern, dass temperaturbedingte Änderungen in der Maschine die Teilequalität beeinträchtigen.

„Die Idee besteht darin, die Maschine während des gesamten Bearbeitungsprozesses stabil zu halten“, sagte Jared Leick, Produktgruppenmanager für Bearbeitungszentren bei Mazak. „Und das Ziel besteht darin, sicherzustellen, dass alle einwandfreien Teile aus der Maschine kommen.“

KI spielt auch eine Schlüsselrolle beim Betrieb der Spindelzustandsüberwachungsfunktion von Mazak. Der Zweck dieser Funktion besteht darin, „zu verhindern, dass sich eine Spindel beim Schneiden festsetzt oder ausfällt“, sagte Leick. „Sie möchten nicht ein 10.000-Dollar-Teil schneiden und dabei eine Spindel blockieren oder blockieren, sodass Sie das Teil verschrotten müssen.“

Die Spindelzustandsüberwachung wurde in Zusammenarbeit mit der University of Cincinnati Engineering School entwickelt und basiert auf Algorithmen, die die Vibrationen und Frequenzen laufender Spindellager mit Diagrammen vergleichen, die Vibrations- und Frequenzwerte zeigen, die durch Tests realer Spindeln ermittelt wurden. Das Entwicklungsteam zeichnete Daten auf, die von guten Spindeln, defekten Spindeln und Spindeln, die kurz vor dem Verschleiß standen, stammten.

„Die Idee besteht darin, Ihre Spindel in Echtzeit zu überwachen und bei Problemen ein Signal an den Bediener zu senden, um zu verhindern, dass Ihre Spindel während der Bearbeitung ausfällt“, sagte Leick.

Eine weitere wichtige Entwicklung in der Werkzeugmaschinenindustrie ist das Aufkommen äußerst vielseitiger Alternativen zu dedizierten Maschinen für einzelne Arbeitsgänge, die man als All-in-One-Werkzeugmaschinen bezeichnen könnte. Ein Beispiel wäre eine Fräs-Drehmaschine, die auch Schleifen, Wälzschälen und erweiterte Messtechnik beherrscht.

„Das ist der Branchentrend“, sagte Owen von der DMG, die solche Maschinen herstellt. „Anstelle von Maschinen, die nur eine Sache tun, erleben wir endlich die Entwicklung von Werkzeugmaschinen zu einer Komplettplattform aus einer Hand.“

Zu den Vorteilen der All-in-One-Bearbeitung gehören eine verbesserte Teilegenauigkeit aufgrund weniger Rüstvorgänge sowie der Bedarf an weniger unterschiedlichen Maschinen in der Werkstatt. Wenn eine einzige Plattform beispielsweise als Drehmaschine, Drei-Achsen-Fräsmaschine und Schleifmaschine dienen kann, braucht eine Werkstatt, die alle drei Maschinentechnologien benötigt, nicht für jede Technologie eine separate Maschine, die wertvolle Stellfläche beansprucht, bemerkte Owen . Stattdessen kann die Werkstatt mit einer einzigen Multifunktionsmaschine auskommen – oder sie kann die gleiche Grundfläche, die drei Einzeltechnologiemaschinen beanspruchen würden, mit drei Multifunktionsmaschinen füllen, um ihre Möglichkeiten erheblich zu erweitern.

Heutige All-in-One-Maschinen können mehr als nur mehrere Bearbeitungsfunktionen umfassen. Owen wies darauf hin, dass sie auch Funktionen anbieten können, die traditionell von peripheren Systemen ausgeführt werden, wie beispielsweise fortschrittliche Messtechnik. „Die Fortschritte der letzten fünf Jahre in der Messtechnik an Werkzeugmaschinen können für die Kunden ein großer Vorteil sein“, sagte er. Anstatt beispielsweise ein separates Koordinatenmessgerät zu kaufen, „können Sie Ihre Maschine im Grunde in ein KMG umwandeln.“ Mit Kameras und Lasern können Sie Teile messen, die Ihnen die gleichen Ergebnisse liefern wie ein KMG.“

Andererseits stellte Owen fest, dass die Bearbeitungsfähigkeiten einer All-in-One-Einheit möglicherweise nicht mit denen einer Maschine übereinstimmen, die für einen bestimmten Vorgang konzipiert ist.

„Ich würde sagen, dass eine herkömmliche Schleifmaschine immer etwas genauer sein wird als eine Werkzeugmaschine“, sagte er. Es gebe also wahrscheinlich einen Punkt, an dem eine spezielle Schleifmaschine eingesetzt werden müsse, räumte er ein und fügte hinzu, dass dies der Fall sein könnte, wenn Genauigkeiten im Mikrometerbereich erforderlich seien.

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