Optimierung des Rüstprozesses von Bearbeitungszentren in der variantenreichen Antriebsaggregatsherstellung

Abstract

Diese Arbeit thematisiert die Optimierung des Rüstprozesses in der Antriebsaggre-gatsherstellung innerhalb der Zylinderkopf- und Zylinderkurbelgehäusefertigung des im Motorsportbereich etablierten Premium-Herstellers BRP Rotax GmbH & Co KG. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf den Werkstückspannvorrichtungen für ein hori-zontales 4-Achs-Bearbeitungszentrum in der mechanischen Bearbeitung. Eine Werkstückspannvorrichtung hat die Aufgabe, die Position und Orientierung des zu bearbeitenden Bauteils innerhalb der Werkzeugmaschine zu fixieren und gegen die in der Bearbeitung auftretenden Kräfte zu sichern. Infolge von unumgänglichen Fertigungstoleranzen entstehen Diskrepanzen zwischen mehreren Vorrichtungen desselben Typs. Deshalb und durch weitere das Maschinen-Setup beeinflussende Faktoren weichen die im CNC-Programm hinterlegten Nullpunkte von deren tatsächlicher Lage ab. Das bedeutet, dass z.B. eine Bohrung nicht exakt an der im 3D-Modell geforderten Position gesetzt wird. Ausgehend vom Ablauf des aktuellen Rüstprozesses und seiner Analyse präsentiert diese Arbeit eine kurzfristig zu adaptierende Lösung für dieses Problem. Dabei wird die Abweichung der Werkstücknullpunkte von den Soll-Werten in der Maschine vermessen und bereits im Vorfeld des Freigabeprozesses durch ein Anpassen des CNC-Programmes in erster Instanz aus- bzw. angeglichen. Im Anschluss ist ein weiterer Vorschlag für eine langfristig zu implementierende Lösung beschrieben, bei welcher die tatsächliche Geometrie der Werkstückspannvorrichtung aufgenommen und im Fertigungsmanagementsystem abgelegt wird. Kommt die Vorrichtung dann zum Einsatz, wird das Bearbeitungsprogramm im Hintergrund automatisch an die tatsächliche Geometrieabweichung der Vorrichtung angepasst.

The central theme of this thesis is the optimisation of the setup processes of a machining centre in the production of powertrains with emphasis on the manufacturing of cylinder heads and cylinder crank cases, respectively. The investigations are under-taken at the company BRP Rotax GmbH & Co KG, a premium provider of various products in the powersport sector. The main focus lies on the component clamping devices of a 4-axis machining centre. A fixture is used in order to locate and support the workpiece and to remain its position throughout the machining process. Due to inevitable manufacturing tolerances, marginal discrepancies between several fixtures of the same type occur. This and other errors affecting the process leads to non-conformity between the model based datum points and their actual position. This means that e. g. a bore may be drilled slightly apart from its desired position. The optimisation begins with an elaborate description and analysis of the current setup process. As an outcome, a method with higher process stability is presented where the deviation of the parts datum points is measured and compensated in advance of the actual launch of the approval procedure. Furthermore, a higher sophisticated solution for a long-term implementation is given. In this method, the real geometry of the fixture and therefore the anticipated deviation of the parts datum points are determined. When the fixture is eventually deployed an adjustment of the CNC-programme underlying datum point programme is conducted automatically in the background.