Lasermesstechnik Optisches Messsystem optimiert Fertigung von Schweißwerkzeugen

Beim Ultraschallschweißen stellt die Sonotrode die Verbindung zwischen dem Ultraschallgenerator und dem zu schweißenden Werkstück her. Die Toleranzen einer Sonotrode bei der Fertigung sind sehr eng gesteckt. Für die Messung der gefertigten Teile wird ein berührungsloses optisches Messsystem eingesetzt.

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Wie entsteht aus einem Klotz Titan ein Ultraschall-Schweißwerkzeug, Sonotrode genannt? Es wird aus dem Klotz geschruppt und gefräst — wobei ein „Zuviel“ Ausschuss bedeutet. Wird an einer Stelle zu viel abgefräst, ist die Sonotrode zerstört, denn einmal weggefrästes Material kann schwingungstechnisch nicht wieder ausgeglichen werden. Und bei dem aktuellen Kilopreis für Titan rentiert es sich, in die Prozesssicherheit zu investieren.

Sonotrode verbindet Ultraschallgenerator mit zu schweißendem Werkstück

Beim Ultraschallschweißen stellt die Sonotrode die Verbindung zwischen dem Ultraschallgenerator und dem zu schweißenden Werkstück her. Die Resonanzfrequenz der Sonotrode ist dabei festgelegt und definiert sich unter anderem durch die Kontur und die Abmessungen des zu verschweißenden Bauteils. Die Toleranzen einer Sonotrode bei der Fertigung sind sehr eng gesteckt.

Wesentlich dafür sind die eingesetzten Werkzeuge. Mit speziellen Schrupp- und Fräswerkzeugen werden die Sonotroden auf Maß gebracht. Die Karlsbader bearbeiten CPM-Material, aufgehärtet auf 58 bis 62 Rockwell, darüber hinaus werden für die Konturen Fräser bis zu einem Durchmesser von 0,3 mm eingesetzt. Diese Sonderwerkzeuge sind teuer, umso wichtiger ist deshalb der Schutz vor Werkzeugschäden.

Fertigung der Sonotroden weitgehend automatisch

Im großen Maschinenpark von Herrmann Ultraschall ist die Hermle C30 der Star, ein Fünf-Achs-Bearbeitungszentrum mit adaptiertem Robotersystem und Palettenwechsler. Seit 2007 ist die Maschine im Einsatz, bearbeitet werden hauptsächlich Sonotroden. Sie arbeitet weitgehend automatisch, die Mitarbeiter bestücken sie nur noch mit Werkzeugen. Über die integrierte Soflex-Steuerung wechselt der Mitarbeiter das Werkzeug, bestückt das Werkzeugmagazin, definiert über Soflex die Länge als null. Anschließend schleust die C30 das Werkzeug ein, vermisst es komplett und startet den Fräsvorgang.

Für die Messung wird dabei Blum Laser-Control NT eingesetzt, ein berührungsloses optisches Messsystem zur Werkzeugeinstellung und -überwachung. Das von Blum-Novotest entwickelte Lasersystem hat entscheidenden Anteil daran, dass das Bearbeitungszentrum rund um die Uhr betrieben werden kann. Wird ein Werkzeug neu eingewechselt, vermisst es der dafür eingesetzte Laser, auch kompliziertere Werkzeuge wie T-Nut-Fräser und Gewindefräser sowie Werkzeuge bis zu einem Durchmesser von wenigen Zehntelmillimetern.

Mit den kleinen Fräsern werden die Konturen gefertigt. Wie es bei Herrmann Ultraschall heißt, interessiert das Unternehmen im Regelfall die Länge des Werkzeugs, bei Gewindebohrern auch der Durchmesser. Je nach angegebener Toleranz werden so Werkzeugbruch und -verschleiß überprüft. Den Rundlauf überwachen die Karlsbader dabei nicht, möglich wäre es mit dem Lasersystem mit der Option „Runout Control“ jedoch durchaus.

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