Das Herz der Werkzeugmaschine (FA)

Die Werkzeugmaschinenbranche tickt schneller als andere – und das muss sie auch. Denn sie steht zeitlich gesehen an erster Stelle von Entwicklungsprozessen, die z.B. zu neuen Handys oder energiesparenden Motoren für Kraftfahrzeuge führen. Ohne geeignete Werkzeugmaschinen würden es viele Produktideen nicht zur Markt- und Serienreife bringen. Dieses Innovationstempo muss auch die CNC Systemtechnik mitgehen. Denn die CNC-Steuerung ist der Schlüssel, wenn es um kurze Zykluszeiten und damit um hohe Produktivität der Maschinen geht.

Moderne CNC-Steuerungen und Antriebe leisten viel mehr, als der Maschine nur den Takt vorzugeben und das, was sie im Produktionsprozess zu tun hat. Das macht sie für Maschinenbetreiber zu einem Schlüsselfaktor, um wirtschaftlich und mit höchster Genauigkeit produzieren zu können. Zudem bringen z.B. steigende Energiekosten und klare Vorgaben seitens Politik und Gesetzgebung für den CO2-Ausstoß das Thema Energieverbrauch auch in der Industrie auf die Tagesordnung. Energieeffizienter produzieren, ohne dass die Produktivität darunter leidet, ist eine zentrale Herausforderung. Vor diesem Hintergrund müssen CNC-Systeme heute auch viele zusätzliche Funktionen übernehmen. Genau das gewährleistet Bosch Rexroth mit seinem CNC-System IndraMotion MTX. Neben schnellster Abarbeitung von Bearbeitungsprogrammen unterstützt es Anwender beim produktiven und energieeffizienten Betrieb ihrer Maschine.

Heute kommt bei hochproduktiven Werkzeugmaschinen durchgehend aktuellste Technik zum Einsatz. Hersteller nutzen dabei auch die spezifischen Funktionen in den Steuerungen, um sich am Markt zu differenzieren. Moderne CNC-Steuerungen haben mit ihren Vorgängern aus der NC Anfangszeit der 70er Jahre nicht  mehr viel gemeinsam.Damals ging es zunächst darum, die Dateneingabe flexibler zu machen und die Systemgeschwindigkeit zu steigern, um so Genauigkeit und Produktivität zu verbessern. Im Zuge der Weiterentwicklung ersetzten integrierte Geräte mit Monitor und Tastatur die großen CNC-Schränke. Mitte der 80er Jahre hielt die PC-Technik Einzug in die CNC. Damit verschwanden auch die Lochstreifen aus den Werkstätten und 5 ¼ Zoll Disketten mit einer Kapazität von 360 Kb wurden zum neuen Speichermedium. Sie eröffneten neue Möglichkeiten, CNC-Programme flexibel zu erstellen.
Der Einzug der PC-Technik in den 80ern kam einer Revolution gleich. Sie legte den Grundstein für intelligente und offene CNC-Systeme, die Betreiber in ihre PC- bzw. IT-Welt integrieren konnten. Umgekehrt wanderte z.B. Software wie für die graphische Programmierung, die bisher nur auf PCs in der Arbeitsvorbereitung zum Einsatz kam, in die Werkhalle.
Auf diese Weise erhielten CNC-Steuerungen und -Antriebe ihre Intelligenz und Anwendungen wie Programmiersysteme, vorbeugende Wartung oder Datenmanagementsysteme wurden integrale Bestandteile des Steuerungs- und Antriebswelt. Mit über 40 Jahre Erfahrung im Bereich der CNC-Steuerungen hat Bosch Rexroth deren Entwicklung über diesen Zeitraum kontinuierlich begleitet und seine CNC-Plattform auf Basis seiner Branchenerfahrung immer weiter ausgebaut und optimiert.

Mehrkernprozessor erhöht Produktivität

Heutige CNC-Systeme bieten noch mehr: Sie haben offene Schnittstellen, protokollieren Maschinenzustände und messen Energieverbrauch sowie Bearbeitungszeiten. Das automatische Laden von NC-Programmen und Werkzeugdaten aus CAD/CAM-Prozessketten von Datenservern ist für Anwender genauso selbstverständlich wie die Nutzung von Internet Browsern auf der CNC-Steuerung. Hochleistungsfähige Multi-Core-Prozessoren wie sie von Notebooks bekannt sind, unterstützten integrierte Sicherheitsfunktionen.
So hat Bosch Rexroth die jüngste Generation seiner CNC-Plattform IndraMotion MTX mit einem Mehrkernprozessor ausgestattet. Die intelligente Verteilung der Steuerungsabläufe auf die Mehr-Kern-Architektur bringt den notwendigen Leistungszuwachs für eine schnelle Abarbeitung von Programmen. Diese Steuerung ist damit insbesondere für Maschinen mit vielen Achsen und komplexen Fertigungsabläufen geeignet, die mehrere Fertigungstechnologien in einer Werkstückaufspannung nutzen. Die typische NC-Satzaufbereitungszeit liegt bei kleiner 1 ms und die CNC-Interpolationszeit bei 0,25 bis 1 ms. Das verringert Nebenzeiten und erhöht die Produktivität.

Den Energieverbrauch transparent machen

Es ist zu beobachten, dass bei deutschen Industrieunternehmen der Druck  steigt, sich intensiver mit dem Energieverbrauch ihrer Produktionsprozesse auseinanderzusetzen. Um geeignete Maßnahmen zu erkennen und umzusetzen, müssen Maschinenbetreiber zunächst einmal die Energieverbräuche ihrer Maschine kennen. Hier unterstützt Bosch Rexroth mit zwei Softwaretools, die direkt in den NC-Kern der CNC-Steuerung sind und so direkten Zugriff auf alle relevanten Daten der Werkzeugmaschine haben.

Das Taktzeitanalyse-Tool IndraMotion MTX cta (Cycle Time Analyzer) bietet einen Überblick über Maschine und Prozess und ermöglicht es Betreibern, die Bewegungsabläufe anwendungsspezifisch zu optimieren und damit auch die Taktzeit deutlich zu reduzieren. IndraMotion MTX ega (Energy Analyzer) stellt den Energieverbrauch von Prozessabschnitten, Maschinenkomponenten und verwendeten Werkzeugen dar. Ändern sich Werkstückmaterial, Verschleiß der Werkzeuge oder Hilfs- und Schmierstoffe, macht ein Vergleich anhand von Trenddiagrammen den Energieverbrauch transparent. Auf der HMI-Oberfläche sieht der Maschinenbetreiber eine einfache Übersicht über den Energieverbrauch, aufgegliedert nach Spindel-, Achsantrieben und Nebenaggregaten.

CNC Steuerungen vermeiden heute präventiv Maschinenstillstände

Die Leistungsfähigkeit der modernen Systemtechnik schafft die Voraussetzung, Überwachungsmethoden zur präventiven Wartung zu integrieren.
Für den laufenden Betrieb spezifizieren Endanwender immer häufiger hohe Verfügbarkeiten für die Maschinen. Damit ist es auch im Interesse der Maschinenhersteller, Stillstände dauerhaft zu vermeiden. Die Überwachung der Maschine durch Condition Monitoring gewinnt damit an Bedeutung. Diese Aufgabe übernimmt bei IndraMotion MTX der Productivity Agent. Ohne zusätzliche Sensoren wertet das Software-Tool die Daten der Servoantriebe aus. Tritt an einer Stelle der Achse Verschleiß auf, verändern sich bestimmte Werte. Die hinterlegte Software reagiert mit einer Warnung, sobald die Messwerte definierte Toleranzen überschreiten. Damit kann die Instandhaltung den Austausch geplant in einer Produktionspause vornehmen, bevor es zu einem Maschinenstillstand kommt. Die Zustandsdiagnose erhöht die Maschinenverfügbarkeit und senkt die Total Cost of Ownership durch eine planbare Wartung der Maschinen.

Die Werkzeugmaschine bei Facebook?

CNC-Steuerungen spielen heute eine Schlüsselrolle, wenn es um die Produktivität und Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen geht. Und die Potenziale sind noch lange nicht ausgereizt. Die Entwicklung geht weiter, angetrieben von den Trends der Informationstechnologie: die zunehmende Vernetzung im Internet, immer benutzerfreundlichere Oberflächen von Tablet-PCs oder mal mehr oder weniger nützliche Apps. Sie werden auch die CNC-Systemtechnik beeinflussen. So entstehen bereits erste „Apps“ für CNC Steuerungen. Vielleicht haben CNC-Steuerungen in Zukunft einen Account im Social Network und die Werkzeugmaschine postet automatisch nach jedem bearbeiteten Werkstück die durchschnittliche Bearbeitungszeit und den Energieverbrauch. Den „Gefällt mir“-Button könnte ein Programmierer in einem anderen Werk daraufhin anklicken. Alle „Freunde“ der Werkzeugmaschine im Social Network könnten sich dann jederzeit und weltweit über Maschinenformationen austauschen und die Qualität bewerten.
Noch ist das eine Vision. Jedoch im Rückblick auf die umfassende und tiefgreifende Entwicklung der CNC-Systemtechnik in den letzten Jahrzehnten, werden auch diese Trends in der einen oder anderen Form Eingang in die CNC-Steuerungen der Zukunft finden.


Autor:

Heiko Schwindt
Leitung Vertrieb und Branchenmanagement Werkzeugmaschinen und Automobil
Bosch Rexroth AG