Der Zulieferbetrieb für Dreh- und Frästeile Harry Roth fokussiert sich hauptsächlich auf den Bereich Luftfahrt, in dem hochfeste Werkstoffe zu Sonderbauteilen in höchster Qualität zu bearbeiten sind. Darauf ist das Unternehmen in Waldkirch mit jahrzehntelanger Erfahrung spezialisiert. Kunden schätzen die schnelle Reaktionszeit und die Flexibilität des Zulieferers auch für kleine Losgrößen. „Für unsere Kunden steht die Produktqualität an oberster Stelle, zumal es sich bei vielen Bauteilen um sicherheitsrelevante Komponenten handelt“, erläutert Klaus Ganter, Produktionsleitung, Planung und Steuerung bei Harry Roth. „Das bedeutet für uns, eine maximale Stabilität und Zuverlässigkeit der Bearbeitungsprozesse sicherzustellen“, betont der Produktionsleiter. Zugleich muss auch Harry Roth die aktuellen Herausforderungen der zerspanenden Industrie meistern – etwa die Forderungen nach Nachhaltigkeit, Ressourcenschonung, Rentabilität und Wettbewerbsfähigkeit. Auch der Fachkräftemangel ist hier ein Thema. „Die Handlungsfelder Automatisierung und Digitalisierung gehen wir deshalb in der Fertigung aktiv an, weil sie uns bei der Gestaltung zuverlässigerer und genauerer Bearbeitungsprozesse unterstützen können“, versichert Ganter.
Zur Erreichung dieser Ziele konnte SCHUNK maßgeblich beitragen – mit dem sensorischen Werkzeughalter iTENDO². Er erfasst über einen Piezo-Beschleunigungssensor auf der Drehachse des Werkzeugs Vibrationen direkt am Werkstück und visualisiert sie in Echtzeit am Tablet. „Im Rahmen einer Aktion zur AMB 2022 anlässlich des iTENDO²-Launches hat SCHUNK uns ein iTENDO²-Testsystem zur Verfügung gestellt“, erinnert sich Anton Bachmann, Meister in der Produktion bei Harry Roth. „Wir wollten proaktiv an Prozessverbesserungen arbeiten und sind auf den neuen Werkzeughalter aufmerksam geworden“, so Bachmann. Produktionsleiter und Meister waren sich darin einig, die Themen Bearbeitungsoptimierung, Qualitätsverbesserung, Ausschussvermeidung und Kostenreduzierung offensiv anzugehen. „Das dürfen keine leeren Worthülsen bleiben“, betont Bachmann, „denn es geht um Bauteilsicherheit beim Kunden und bei uns schließlich um Wettbewerbsfähigkeit.“ So konnte das Team um Bachmann mit dem iTENDO²-Testsystem sage und schreibe mehr als ein Dutzend konkrete Applikationen identifizieren. Sofort wurde entschieden, das intelligente Tool für die tägliche Produktion zu übernehmen.
Vibrationen während des Zerspanungsvorgangs entstehen, weil sich Werkzeug und Werkstück beim Schneiden und Bohren relativ zueinander bewegen. Diese radialen Schwingungen auf der Werkzeugdrehachse – auch „Chatter“ oder „Rattern“ genannt – können unterschiedliche Ausprägungen annehmen und sind in jedem Fall unerwünscht. Denn sie verschleißen das Werkzeug in besonderem Maße und führen zu frühzeitigem Bruch und somit zum unerwünschten Maschinenstillstand. Außerdem wirken sie direkt negativ auf die Bearbeitungsgüte am Werkstück aus, aus einer mangelhaften Oberflächenbeschaffenheit folgt eine schlechtere Bauteilmaßgenauigkeit und im ungünstigsten Fall Ausschuss und Rohstoffverschwendung. Mit dem intelligenten Werkzeughalter iTENDO² können Metallbearbeiter nun diese unerwünschten Schwingungen früh erkennen und über entsprechende Anpassungen von Schnittdaten, Drehzahl oder Vorschub reduzieren oder gar vermeiden.
Das sensorische Tool erfasst direkt am Ort der Zerspanung „closest-to-the-part“ die Schwingungsdaten und visualisiert sie am Tablet als „Chatter-Index“, der die radiale Amplitudenabweichung der Werkzeugrotationsachse vom Mittelwert bezeichnet. „Der Werkzeughalter iTENDO² ist für uns ein ideales Tool für den Einstieg in die Digitalisierung in der Zerspanung“, bestätigt Anton Bachmann. „Die praktische Anwendung ist sehr einfach: Wir schauen uns den ersten Bearbeitungsdurchlauf vor Beginn einer Serie mit dem iTENDO² an und sehen sofort, was im Prozess passiert“, erzählt der Meister. „Wir beobachten auf dem Tablet unmittelbar, wo am Werkzeug und in welcher Stärke die Vibrationen entstehen. Darauf reagieren wir, indem wir die Schneidstrategie, die Schnittdaten oder weitere Bearbeitungsparameter manuell anpassen. Wir können direkt am Bildschirm verfolgen, wie sich die Schwingungen verändern. So erreichen wir schrittweise eine Prozessoptimierung bei der Bearbeitung des konkreten Bauteils und können dann eine bestmöglich eingestellte Serie starten.“
Mit dem iTENDO² ist es dem Hersteller SCHUNK gelungen, die herausragenden Eigenschaften der TENDO-Hydrodehnspanntechnik mit den Möglichkeiten der digitalen Überwachung und Optimierung von Prozessen in einem Werkzeughalter zu kombinieren. „Mit dem iTENDO² gewinnen wir Prozesstransparenz und können Schwingungsspitzen erkennen“, umschreibt Bachmann den Nutzen des smarten Werkzeughalters. „Beim ersten Durchlauf sehen wir, was zwischen Werkzeug und Werkstück passiert. Eine entsprechende Schnittdatenkorrektur zeigt sofort die Effekte.“ Der Meister ist von dieser neuen Herangehensweise begeistert. „Wir können uns intensiv und bauteilspezifisch mit der schrittweisen Prozessverbesserung befassen und zu einer zuverlässigen Serienfertigung mit idealem Werkzeugverhalten übergehen.“ Mit dem Toolpaket, das SCHUNK zur Verfügung stellt, gelingt dies einfach und ohne weitere Anleitung, bekräftigt Bachmann, der eine verbesserte Bauteilqualität hinsichtlich Oberflächenebenheit, Präzision und Maßhaltigkeit hervorhebt. Auch die mögliche zyklische Zustandsüberwachung der Spindel sei ein wichtiger Beitrag für das praxisrelevante Condition-Monitoring.
„Bei unseren Anwendungen geht es um die maximale Qualität unserer CNC-Teile. Doch bei kleinen Losgrößen sind die Prozesse mitunter schwierig zu überwachen“, gibt Produktionsleiter Klaus Ganter zu bedenken. „Das hat sich nun geändert. Wir stellen eine deutlich höhere Werkzeugstandzeit fest, was weniger Maschinenunterbrechungen bedeutet und uns die unbemannte dritte Schicht in der Nacht ermöglicht. So ist der iTENDO² für uns auch ein wichtiger Baustein für die zunehmende Automatisierung im Betrieb. Insgesamt profitieren wir durch reduzierte Werkzeugkosten, weniger Rohstoffverbrauch und geringeren Personalbedarf aufgrund der gestiegenen Prozesseffizienz. Die Vorteile aus der Verwendung des iTENDO² und die partnerschaftliche, unkomplizierte Kooperation mit SCHUNK sind für unser Unternehmen ein wichtiger Aspekt für unsere Zukunftsfähigkeit“, bekräftigt der Produktionsleiter.