Werkzeugmaschinen-Steuerung: Neue Generation verspricht mehr Sicherheit und Effizienz

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Schneller, höher, weiter – dieser sportliche Dreisatz lässt sich problemlos auf die Anforderungen in der modernen Fertigung auch auf Werkzeugmaschinen-Steuerungen übertragen.

Anwender erwarten von ihren Maschinen mehr Späne in kürzerer Zeit bei perfekten Bearbeitungsergebnissen ab dem ersten Bauteil in hochautomatisierten Prozessen mit minimalen Stillstandszeiten. Also maximale Performance, Prozesssicherheit und Kosteneffizienz. Gleichzeitig wünschen sie sich die Anwender mehr digitale Souveränität: einerseits durch die Kontrolle über ihre Daten, andererseits durch einfachen, übersichtlichen Zugang zu den gesammelten Informationen, um sie für eine Optimierung ihrer Prozesse nutzen zu können. Wie kann all das gelingen? Ist eine neue Generation der Werkzeugmaschinen-Steuerung die Lösung?

Intuitiv arbeiten in einer digitalisierten Fertigung mit neuer Werkzeugmaschinen-Steuerung

Der Steuerungs- und Messsystemhersteller Heidenhain hat ein Paket aus digital vernetzter Steuerung und Software sowie neue Messgeräte vorgestellt, das die Total Cost of Ownership der Maschine weiter senken kann. Anwender und Hersteller von Werkzeugmaschinen bekommen mit der Steuerungs-Generation TNC7 neue Möglichkeiten zur Programmierung und Bedienung von Fräs- und Dreh-Maschinen an die Hand. Integriert sind viele smarte Funktionen, die den Alltag der Maschinenbediener vereinfachen können.

Die neue Steuerung bietet nun beispielsweise direkt an der Maschine die Möglichkeit, Werkstücke mit Hilfe neuer Tast­zyklen grafisch einzumessen. Dabei visualisiert sie die gesamte Fertigungsumgebung aus Spannmittel, Werkstück und Maschinenraum. Diese Daten kann der Bediener vorab während der Programmierung für eine wirklichkeitsgetreue 3D-Simulation der Bearbeitung nutzen, wobei nicht einmal ein Wechsel der Betriebsart erforderlich ist.

Neue Möglichkeiten bei der NC-Programmierung

Bei der Erstellung von NC-Programmen ergänzt die neue Werkzeugmaschinen-Steuerung die Programmierung in der bestehenden Programmiersprache Klartext um smarte Funktionen und sie ermöglicht zudem eine komplett neu entwickelte grafische Programmier-Methode: Dabei zeichnet der Anwender die Konturen des Werkstücks direkt am Touchscreen und die Steuerung übersetzt diese Zeichnung in die dialoggeführte Programmiersprache Klartext. Auch Zyklen sowie bestehende Konturprogrammierungen sind weiter nutzbar – ebenso wie vorhandene NC-Programme. Für komfortables Arbeiten sorgen unter anderem die neu hinzugekommenen NC Sequences. Mit ihnen kann der Anwender Abschnitte aus NC-Programmen, die er häufig verwendet, als Favoriten speichern und jederzeit einfach in neue Programme einfügen.

Damit der Anwender im Arbeitsalltag schnell zum Ergebnis kommt, kann er den Bildschirminhalt der TNC7 zudem nach eigenen Wünschen anpassen, indem er sich Favoriten zurechtlegt und/oder ein eigenes Home-Menü für den Schnelleinstieg in seine häufig genutzten Funktionen zusammenstellt. So sind alle Informationen und Funktionen immer dort, wo er sie benötigt und wünscht.

Werkzeugmaschinen-Steuerung: Sichere Prozesse, hohe Produktivität

Eine neue Steuerungs-Generation bringt natürlich auch bisher nicht verfügbare Technologien zum Beispiel zur Prozesssicherheit und -optimierung mit sich. So kommt die TNC7 mit einer neuen Generation der dynamischen Kollisionsüberwachung DCM (Dynamic Collision Monitoring). Diese ist in dieser Ausbaustufe als Rundumschutz für die Maschine durch die Überwachung von Maschinenelementen, Werkzeugen und Spannmitteln ausgeführt. Eine neue, steuerungsintegrierte Prozessüberwachung erkennt zudem zuverlässig Prozessstörungen anhand von Abweichungen gegenüber einer Referenzbearbeitung, die vorher durchgeführt wurde und ein einwandfreies Werkstück ergeben hat.

So bekommt der Maschinenbediener schon im laufenden Bearbeitungsprozess Informationen zu Abweichungen von der Referenz und kann entsprechend reagieren. Bei Verschleiß am Fräser kann er zum Beispiels rechtzeitig ein Schwesterwerkzeug einwechseln. Ist ein Rohteil fehlerhaft vorbearbeitet, weil etwa eine Bohrung fehlt, würde die Prozessüberwachung dies ebenfalls erkennen. Der Bediener kann die Bearbeitung abbrechen, um Ausschuss und Maschinenschäden zur vermeiden.

Maschinenherstellern wiederum steht mit der TNC-Komponentenüberwachung eine Toolbox zur Verfügung, über die sie umfangreiche Überwachungsfunktionen realisieren können. Die Komponentenüberwachung kann zum Beispiel im laufenden Betrieb das Spindellager vor Überlastung schützen oder zunehmenden Verschleiß wichtiger Komponenten im Antriebsstrang erkennen. Wertet der Maschinenhersteller diese Informationen aus, kann er für eine längere Lebensdauer der Maschine sorgen, indem er Wartungszyklen im Rahmen des Predictive Maintenance optimal auf den jeweiligen Bedarf und die Härte des Einsatzes der Maschine anpasst.

Die Digitale Werkstatt: Software, Beratung, Services

Unter dem Begriff „Digitale Werkstatt“ fasst der Steuerungshersteller praxisnahe Lösungen und Dienstleistungen für eine durchgängige Digitalisierung in der Werkshalle zusammen. Dazu gehört zum Beispiel die bestehende Software StateMonitor zur Maschinendatenerfassung (MDE), die eine Echtzeitsicht auf den Fertigungsstatus von CNC-Werkzeugmaschinen ermöglicht. Damit liefert sie Daten, die helfen, Optimierungspotenziale abzuleiten oder Kennzahlen und Programmlaufzeiten auszuwerten.

Neu hinzugekommen ist, zur Analyse von Fertigungsdaten mehrerer Instanzen von StateMonitor, die Software PlantMonitor. Mit ihr lassen sich Maschinen nun über verschiedene Fertigungshallen und Standorte hinweg vernetzen. Dieses übergreifende Monitoring-System ermöglicht es, nun auch werksübergreifend auf Veränderungen zu reagieren und Prozesse zentral zu optimieren. Das individuell konfigurierbare Dashboard sorgt dafür, dass der Anwender Transparenz und Überblick über den gesamten Fertigungsbetrieb und die anfallenden Fertigungsdaten erhält.

Für mehr Prozesssicherheit in der Fertigung sorgt zudem ein spezifischer Digital Twin der Werkzeugmaschinen-Steuerung, auf den die Nutzer über den ‚Heidenhain Programmierplatz‘ zugreifen können. Dieses wirklichkeitsgetreue Abbild der Maschine nutzt die tatsächlichen Kinematiken, Parameter und Funktionen, die auch die reale Maschine in der Werkstatt aufweist. Damit lässt sich bereits bei der Konstruktion von Fertigungsteilen, der Programmerstellung und der Simulation der Bearbeitungen im Büro die reale Fertigungssituation simulieren. Das erspart dem Werker an der Maschinen aufwendige Einricht- und Simulationsarbeiten sowie Nachbesserungen am Programm direkt über die Maschinensteuerung – die Produktivität in der Fertigung steigt, da sich Prozesse weg von der Maschine in die vorgelagerte planende Arbeitsvorbereitung verlagern.

Messsysteme: TCO, CO2 und Produktivzeiten im Fokus

Bei den Tastsystemen und Messgeräten bietet Heidenhain verschiedene Lösungen, mit denen Anwender und Maschinenhersteller die Prozesssicherheit, Produktivität und Ressourceneffizienz weiter steigern können. Das Werkstück-Tastsystem TS 460 mit sehr hohen Messvorschüben bis 3.000 mm/min etwa sorgt für eine Verkürzung der Antastzeiten um bis zu 30 Prozent, die Anwender als Produktivzeit gewinnen. Besonders effizient arbeitet dieses Tastsystem in Kombination mit den Tastzyklen der TNC-Steuerungen.

Die neue Generation der LC-Längenmessgeräte und die RCN-Winkelmessgeräte mit optimierter Optik für ungetrübte Sicht auch bei flüssigen Verschmutzungen und Kondensation vereinfacht das Sperrluftsystem der Werkzeugmaschine. So können Anwender die Vorteile einer Positionserfassung im Closed Loop bei deutlich reduzierten Systemkosten nutzen. Außerdem verkleinert der Verzicht auf Sperrluft den CO2-Footprint der Maschine.

Der Autor Ulrich Poestgens ist Redakteur Digitale Medien und Content Marketing bei Heidenhain.

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