Kalibrierungsmethode für Richtmaschinen mit hoher Präzision!

In einer so anspruchsvollen Branche wie dem Metallbau, in der Toleranzen eng sind und Qualität eine zwingende Voraussetzung darstellt, fungiert die Richtmaschine als wichtiger Wächter gegen verbogenes Metall und Ausschuss, der sich als kostspielig erweisen kann. Doch ohne genaue Kalibrierung ist selbst die leistungsstärkste Maschine nutzlos. Sicherzustellen, dass Ihre Richtmaschine Produkte mit höchster Präzision herstellen kann, ist nicht nur eine gute Praxis, sondern entscheidend für gleichbleibend hohe Produktionsqualität, geringeren Materialverschnitt und die Wahrung Ihrer Wettbewerbsfähigkeit in Ihrer Branche. Nun ist es an der Zeit, die notwendige Kalibrier-Methode zu untersuchen.

Warum Kalibrierung unverzichtbar ist:

Das Richten basiert auf der gezielten Einleitung kontrollierter Kräfte an bestimmten Stellen, um die Verformung des Materials zu überwinden. Langfristig kann die Ausrichtung durch mechanischen Verschleiß, Temperaturschwankungen, Vibrationen und sogar geringe Stöße beeinträchtigt werden und führt so zu einer langsamen, schleichenden Änderung der Sensorgenauigkeit oder des hydraulischen/pneumatischen Drucks. Die Risiken bei nicht kalibrierten Maschinen sind:
Unterrichten: Wird so ausgeführt, dass Restspannungen oder Abweichungen verbleiben, was zu Problemen in nachfolgenden Montageschritten führt.
Überrichten: Macht das Material schwächer, verursacht Risse oder zusätzliche Verformungen.
Inkonsistente Ergebnisse: Teil-zu-Teil-Variationen, steigende Ausschussraten und Fehler in der Qualitätskontrolle.
Fehlausgerichtete Kräfte bewegen sich schneller aufgrund erhöhten Werkzeugverschleißes (Matrizen, Walzen oder Gesenke).

Die Kern-Kalibrierungsmethodik:

Dies ist eine systematische Vorgehensweise zur echten Präzision. Die Hauptphasen können wie folgt unterteilt werden:

1. Vorbereitung und Umgebungsbedingungen:

Konstante Umgebung: Kalibrierung an einer Maschine in typischer Betriebsumgebung bei konstanter Temperatur durchführen (keiner Zugluft oder direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt usw.). Messungen können durch thermische Ausdehnung/-Kontraktion stark verfälscht werden.
Maschinenzustand: Die Maschine sollte sauber und in einem einwandfreien Arbeitszustand sein, d. h. korrekt geschmiert und mechanisch in Ordnung. Vor der Kalibrierung bekannte Abnutzungserscheinungen beseitigen.
Standardisierung: Anhand selbstzertifizierter, rückverfolgbarer Kalibriernormale standardisieren (Prüfmaßstäbe, kalibrierte Richtlineale, Zeigeruhren, Kraftaufnehmer, Druckmessgeräte). Diese müssen genauer sein als die vom Maschinen tolerierte Genauigkeit.
Dokumentation: Die ursprünglichen Spezifikationen sowie alle früheren Kalibrierprotokolle der Maschine griffbereit halten.

2. Geometrische Ausrichtungsprüfung:

Rahmen- und Bettflachheit/Geradheit: Überprüfen Sie die Flachheit des Maschinenbetts und die Rechtwinkligkeit/Quadratur (kritische Rahmen und Säulen) mit Präzisionsnivellen, Laser-Ausrichtung oder kalibriertem Richtscheit. Dies bildet die Grundlage für alle weiteren Ausrichtungen.
Werkzeugausrichtung: Prüfen Sie sorgfältig die Position von Ambossen, Walzen oder Matrizen sowie deren Bezug zur Maschinenachse und zueinander. Messen Sie das Rundlaufmaß und die Parallelität an mehreren Positionen entlang des geplanten Arbeitswegs mit Drehmessuhren, die auf einer stabilen Basis befestigt sind. Schon mikrometerkleine Fehlausrichtungen können zu groben Fehlern bei der Kraftübertragung führen.

3. Kalibrierung des Kraft- und Positions-Messsystems:

Lageerkennung (Linearencoder/Sensoren): Überprüfen Sie, ob die Genauigkeit der Maschinenpositionserfassungssysteme (z. B. Hub des Stößels, Rollenposition) korrekt ist. Bewegen Sie den Mechanismus sorgfältig über seinen gesamten Hub mithilfe kalibrierter Wegnormale (wie Endmaßblöcke oder Laserinterferometer) und vergleichen Sie die gemessene Position mit der vorgegebenen/anzeigten Position an mehreren Punkten.
Kraft-/Druckmessung (DMS-Kraftaufnehmer/Drucksensor): Wenden Sie Kräfte (unter Verwendung bekannter, kalibrierter, zertifizierter Kraftaufnehmer oder Gewichtslasten) oder Druck (in definierten Mengen, mithilfe kalibrierter Manometer oder Kalibratoren) auf das Kraftmesssystem der Maschine an. Vergleichen Sie die Anzeige der Maschine mit dem angelegten Standard an verschiedenen Punkten des Arbeitsbereichs der Maschine. Achten Sie besonders auf Linearität und Hysterese.

4. Überprüfung des Bewegungspfads und des Steuersystems:

Geradheit der Bewegung: Stellen Sie sicher, dass sich bewegliche Elemente (z. B. Kolben oder Querköpfe) während des Hubes geradlinig bewegen, ohne Gieren, Nicken oder Rollen. Häufig sind spezielle Spannvorrichtungen und präzise Messgeräte oder Lasersysteme erforderlich.
Regelkreisabstimmung (falls zutreffend): Dies ist nicht immer Teil einer routinemäßigen Kalibrierung, jedoch sollte sichergestellt werden, dass die Servoregelkreise (Position oder Kraft) so abgestimmt sind, dass sie auf Sollwerte ohne Überschwingen oder Verzögerungen reagieren. Dies kann auch den Ansprechpunkt von Reaktionskurven umfassen.

Der menschliche Faktor & Dokumentation:

Geschultes Personal: Die Servicekalibrierung darf nur von Technikern durchgeführt werden, die gut in die jeweilige Maschine und den Kalibrierprozess eingewiesen sind. Sie sollten die Hintergründe jeder Berechnung sowie mögliche Fehlerquellen verstehen.
Narrative Aufzeichnungen: Dokumentieren Sie sorgfältig das Vorgehen, Messungen, angewendete Standards (mit Seriennummern und Kalibrierdaten) sowie Ergebnisse, vorgenommene Korrekturen oder Änderungen und den abschließenden Zustand der Anlage. Diese Rückverfolgbarkeit ist entscheidend für Qualitätsmanagementsysteme (wie ISO 9001) und die Lösung zukünftiger Probleme.
Annahmekriterien (Bestanden/Durchgefallen): Stellen Sie vor Beginn sicher, dass klar definierte Annahmekriterien vorliegen, die darauf basieren, was bezüglich der erwarteten Leistung der Maschine erreicht werden muss.

Präzision aufrechterhalten: Der Kalibrierplan

Kalibrierung ist kein einmaliger, sondern ein wiederkehrender Vorgang. Richten Sie einen regelmäßigen Ablauf basierend auf folgenden Faktoren ein:
Empfehlungen des Herstellers.
Nutzungsintensität sowie die von der Maschine gefertigten Teile.
Umweltbedingungen und deren Stabilität.
Frühere Kalibrierungen haben eine Abdrift und eine historische Leistungsentwicklung gezeigt.
Anforderungen aus behördlichen/qualitätssichernden Normen.
Hinweis: Dazu gibt es einen besonderen Profi-Tipp im NIST-Leitfaden zu routinemäßigen Überprüfungen zwischen vollständigen Kalibrierungen. Dies dient dazu, das Problem frühzeitig zu erkennen, wenn die Drift stark ist.

Fazit:

Das Richten erfordert eine Präzisionsmaschine, insbesondere eine präzise Richtmaschine. Der Schlüssel zur Erreichung und Aufrechterhaltung dieser kritischen Genauigkeit liegt in der Anwendung einer strengen, formell dokumentierten Methodik zur regelmäßigen Kalibrierung durch geschulte Techniker unter Verwendung rückverfolgbarer Standards. Doch wenn Sie Geld in die korrekte Kalibrierung investieren, investieren Sie auch in die gleichbleibende Qualität Ihrer Teile, geringere Abfälle, längere Lebensdauer Ihrer Maschinen und Werkzeuge sowie in die Art von Zuverlässigkeit, die Ihre Produktionslinie profitabel und ohne Unterbrechung läuft hält. Stellen Sie sicher, dass Ihre Richtigkeit präzise ist – kalibrieren Sie mit Vorsatz!