Software

Turmprogramm ohne Spaghetti-Code

Der Spannmittelhersteller Hilma-Römheld setzt in seiner Fertigung für die NC-Programmierung die CAM-Lösung Virtual Gibbs von Cimatron ein. Für das System sprach vor allem die so mögliche Turmprogrammierung, ohne dass dabei ein ‚Spaghetti-Code‘ mit zigtausenden von Programmsätzen entsteht, die der Werker an der Maschine nicht mehr durchblickt. Zudem half die Software dabei, in den Fertigungsabläufen eine Zeiteinsparung von 20 Prozent zu erzielen.
Virtual Gibbs verfügt mit dem Modul TMS über ein spezielles Modul zur Programmierung von Spanntürmen, das die Anforderungen hinsichtlich der besonderen Methodik erfüllt. So können beispielsweise unterschiedliche Rohteile auf einen Würfel gespannt und die zu bearbeitenden Teile unabhängig von der Aufspannung programmiert werden. (Bild: Cimatron)

Mit Spannzeugen für Werkstücke und Werkzeuge kennt sich die Hilma-Römheld GmbH aus. Die Spezialität des Siegerländer Unternehmens sind Mehrfach- und Turmspannsysteme, mit denen sich die Zahl der Werkstückwechsel deutlich verringern lässt. Dass sich auch kleine Losgrößen und Turmspannung nicht ausschließen, zeigt das Unternehmen in der eigenen Produktion, in der überwiegend Spanntürme an den Werkzeugmaschinen zum Einsatz kommen. „Dem häufigeren Umrüsten, das bei kleinen Losgrößen oft anfällt, muss man mit intelligenten Spannmittel-Lösungen begegnen, damit man die Rüstzeiten möglichst klein hält“, berichtet Rudolf Rackerseder, Geschäftsführer von Hilma-Römheld. „Wenn man das dann noch mit einer effektiven Programmierung, den richtigen Maschinen und einer dazu passenden Organisation kombiniert, sind auch kleine Losgrößen für eine wirtschaftliche Produktion kein Problem.“ Es nütze gar nichts, die beste Maschine zu haben, wenn sich deren Potenzial durch ungeeignete Spannlösungen, Werkzeuge oder NC- Programme nicht annähernd ausnutzen ließe.

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„Der Arbeitsvorbereiter, der den ganzen Tag im Büro sitzt und NC-Programme schreibt, entfernt sich immer mehr von der Praxis, so unsere Erfahrung“, fährt Rackerseder fort, um zu erläutern, welche Rolle die passende Organisation spielt. „Unsere Arbeitsvorbereiter haben auch den Blaumann an und sind sowohl in der Theorie tätig – schreiben also Arbeitspläne und NC-Programme – als auch in der Praxis, in der sie ihre Planungen dann mit umsetzen.“ Das habe sich sehr bewährt.

Weniger bewährt hatte sich dagegen die bis 2008 bei Hilma gepflegte Art der NC-Programmierung. Die Programme wurden auf Basis von Ausdrucken der Konstruktionszeichnungen aufwändig von Hand erstellt. „Es wurden die wichtigen Maße von Hand in eine Excel-Tabelle übertragen und dort eine Aufspannsituation abgebildet“, erinnert sich Arbeitsvorbereiter Matthias Attenberger. „In einem NC-Editor wurde dann von oben nach unten die klassische NC-Programmierung erstellt. Die Varianten, die die Maschine kann, musste man dazu im Kopf haben. Das Ganze wurde in Mappen abgelegt, mit denen wir die Programme verwaltet haben. Dazu wurden schließlich Messmittel- und Prüfpläne erstellt sowie eine Werkzeugliste.“

Heute erledigt diese Aufgaben auf Knopfdruck das PC-basierte Programmiersystem für CNC-Werkzeugmaschinen ‚Virtual Gibbs‘ des CAD/CAM-Softwarehauses Cimatron. Die Entscheidung, ein CAM-System einzuführen, fiel 2008. „Die Probleme bei der bis dato üblichen Vorgehensweise häuften sich“, erläutert Matthias Attenberger. „So war es uns etwa kaum beziehungsweise nur mit enormem Aufwand möglich, komplexe Konturen zu programmieren. Wir wollten deshalb ein System, mit dem wir einfacher, flexibler und in besserer Qualität programmieren können – und das eben auch bei komplexen Konturen.“ In die Endauswahl kamen schließlich sechs Anbieter. „Die Entscheidung für Virtual Gibbs war dann eindeutig“, so Attenberger weiter. „Es ist ein flexibles System, das sehr einfach zu bedienen ist und uns durch seine Merkmale sofort überzeugt hat. Zudem erhielten wir zu allen offenen Punkten qualitativ gute Antworten.“ Ein entscheidender Punkt für Hilma-Römheld war die Turmprogrammierung. „Das können nur sehr Wenige, und die in sehr unterschiedlicher Qualität. Bei vielen anderen Herstellern kommt deshalb eine Art Spaghetti-Code heraus – zigtausende von Programmsätzen, bei denen der Werker an der Maschine nicht mehr durchblickt.“

Das System von Cimatron verfügt dagegen mit dem Modul TMS über ein spezielles Modul zur Programmierung von Spanntürmen, das die Anforderungen hinsichtlich der besonderen Methodik erfüllt. Ein entscheidendes Merkmal beim Einsatz einer Programmiersoftware ist dabei ein vom Maschinenbediener lesbares NC-Programm. Zur Komplexität trägt bei, dass die Drehung der so genannten Spannwürfel ebenso beachtet werden muss wie die Möglichkeit, unterschiedliche Fertig- und Rohteile auf einen Turm aufzuspannen. Mit Virtual Gibbs können die Programmierer bei Hilma-Römheld nun das zu bearbeitende Teil unabhängig von der Aufspannung programmieren, werden bei der Definition der Spanntürme unterstützt und können unterschiedliche Rohteile auf einen Würfel spannen.

Der erzeugte NC-Code umfasst dabei Unterprogramme, Nullpunktverschiebungen und Zyklen. „Die Unterprogrammtechnik hat den Vorteil, dass eine Programmänderung in einem Unterprogramm sich auf die anderen Unterprogramme auswirkt“, erläutert Matthias Attenberger. „Ein weiterer Vorteil ist auch die Möglichkeit, das Werkstück auf der Maschine direkt mit einem Spezialwerkzeug zu beschriften. Das spart eine Menge Zeit ein im Vergleich zur nachträglichen Beschriftung von Hand.“
Die Entscheidung für das System betrifft nicht nur den Hilma-Standort Hilchenbach, sondern auch die Muttergesellschaft Römheld in Laubach. „Wir fahren gruppenweit eine einheitliche Softwarestrategie“, betont Rudolf Rackerseder. „Letzen Endes geht es immer darum, dass wir die beste Lösung für die Gruppe finden. Und da hat Virtual Gibbs einfach überzeugt – durch seine Funktionalität, die einfache Bedienung und auch den Service. Die Unterstützung durch Cimatron erfolgt immer sehr prompt.“

Simulationsmodul erlaubt virtuelle Kontrolle

Die bei Hilma installierte Lösung verfügt neben dem 3-Achs-Fräs- und TMS-Modul auch über ein Simulationsmodul, den so genannten Reporter, und ein Dreh-Modul. Dieses wurde aber anfangs gar nicht genutzt. „Fürs Drehen haben wir die maschinenspezifische Programmieroberfläche eines Maschinenherstellers verwendet. Weil wir aber einen einheitlichen Programmierweg wollen – und sei es auch im Einzelfall etwas umständlicher – haben wir letztes Jahr umgestellt, und programmieren seither auch das Drehen in Virtual Gibbs“, fährt Attenberger fort. „Doch zu unserem Erstaunen haben wir schnell auch hier erhebliche Vorteile festgestellt. Heute wissen wir, dass die NC-Software, die zur Maschine gehört, nicht unbedingt die bessere Lösung sein muss, nur weil der Anbieter das sagt.“

Großen Nutzen bietet auch das in die CAM-Lösung integrierte Simulationsmodul. „Damit können wir vorab die Bearbeitung des Werkstückes kontrollieren; komplett mit den Spannmitteln, dem Turm, der Arbeitsspindel und den Werkzeugen“, berichtet der Arbeitsvorbereiter. „Durch die Simulation hat man natürlich beim Aufspannturm, bei dem die Ecken beim Drehen auch mal unvorhersehbare Bewegungen machen können, wesentlich mehr Sicherheit.“ Zudem wird das 3D-Simulationsmodell genutzt, um dem Maschinenanwender komplizierte Werkstücke zu erklären. „So ein Bild sagt mehr als tausend Worte. Wir machen aus der Simulation heraus eine Hardcopy, hängen noch einige Notizen dran und damit erklärt es sich selbst. Das ist heute eine Sache von wenigen Minuten.“ Früher wurde dagegen eine grobe Skizze gezeichnet, in die das Rohteil und die Spannmittel eingezeichnet waren.

Dank TMS besteht nun auch die Möglichkeit, mehrere Programme zu erstellen, bei denen unterschiedliche Teile – bis zu 16 – auf einen Turm gespannt sind, die in einem Arbeitsgang auf der Maschine bearbeitet werden. Denn über die Seitenkodierung kann der Werkzeugmaschine beispielsweise mitgeteilt werden, wo sich die Positionen des Turmspannsystems befinden – und diese lassen sich im NC-Programm zuordnen. Jetzt muss nur noch NC-Programm 11 und Spannsituation 1 oder NC Programm 17 und Spannsituation 4 etc. aufgerufen werden. So können dank Mehrfach- und Turmspannung auch Durchschnittslose von drei bis fünf ohne größere Rüstzeitenverluste durchgeschleust werden.

Zeitersparnis von über 20 Prozent

Ein zusätzlicher Nutzen der Lösung: Liegt ein Teil vor, das es in ähnlicher Form bereits früher gab, kann einfach ein Referenzprogramm erzeugt werden. „Das programmieren wir nicht neu“, erklärt Matthias Attenberger. „Der Vorteil des CAM-Systems liegt zudem darin, dass wir uns erst am Ende einer NC-Programmierung für eine spezifische Maschine entscheiden müssen.“ Das eröffne ganz andere Möglichkeiten bei der Kapazitätsplanung. „So lassen sich auf Vorrat Programme schreiben. Zudem wird dadurch heute einheitlicher programmiert.“ Attenberger achtet darauf, dass einmal bewährte Bearbeitungsstrategien auch in der Breite genutzt werden „und nicht jedes Mal das Rad neu erfunden wird“.

Zur weiteren Optimierung der Fertigungsprozesse sind bei Hilma-Römheld in nächster Zukunft Investitionen in neue Bearbeitungszentren sowie in ein ERP-System geplant. „Wir werden noch in diesem Jahr in der Gruppe das ERP-System Psipenta sowie verschiedene Subsysteme einführen“, gibt Geschäftsführer Rudolf Rackerseder einen Ausblick auf die nahe Zukunft. Hier sei angedacht, dass Virtual Gibbs in die Betriebsmittelverwaltung eingebettet wird, die mit dem ERP-System kommuniziert und sich beispielsweise Artikelnummern, Daten und Laufzeiten holt und zurückliefert. „Lässt sich dieses Konzept in einer bidirektionalen Lösung realisieren, kann Virtual Gibbs vom ERP-System Daten aufnehmen und auch dorthin liefern.“

Auf die Frage, welche Weiterentwicklungen er gerne umgesetzt sehen würde, antwortet Matthias Attenberger: „Ein wichtiges Thema ist bei uns die Variantenprogrammierung. Wir haben als Beispiel ein Teil mit zwei Bohrungen, die immer einen anderen Abstand haben. Jetzt wäre es wünschenswert, in Virtual Gibbs ein variables Maß anzugeben. Darauf könnten dann Fremdsysteme, etwa das ERP-System, zugreifen und sie zum Beispiel für die Variantenkonfiguration nutzen. Das wäre ein gigantischer Mehrwert, weil wir diese Variablen derzeit alle händisch nachziehen.“

Die Arbeitsvorbereiter und die Geschäftsführung sind aber mit den bisher erzielten Verbesserungen schon sehr zufrieden. „Wir schätzen, dass wir mit Unterstützung von Virtual Gibbs von der Programmierung bis zum fertigen Teil eine Zeiteinsparung von über 20 Prozent erzielen konnten.“ Dennoch sieht man das Potenzial noch nicht ganz ausgeschöpft. „Weitere Zeiteinsparungen können wir zum Beispiel bei der Verwaltung unserer NC-Programme und der Werkzeuge erzielen. Zudem müssen wir mit der Einführung des neuen ERP-Systems ausloten, welche Potenziale sich durch die Einbindung der NC-Programmierung und Arbeitsplanerstellung in die ERP-Prozesskette ergeben.“


Hajo Stotz ist Chefredakteur des Industriemagazins Scope (www.scope-online.de), das wie der CAD-CAM REPORT bei Hoppenstedt Publishing erscheint.

Cimatron GmbH, Ettlingen Tel. 07243/5388-0 http://www.cimatron.de Messe Euromold: Halle 8.0, Stand F70

Hilma-Römheld GmbH, Hilchenbach Tel. 02733/281-0, http://www.hilma.de

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