Als Geisterschicht bezeichnet man den Betrieb einer CNC-Maschine ohne anwesendes Personal – typischerweise nachts oder am Wochenende. Die mannlose CNC-Fertigung steigert Maschinenauslastung und Wirtschaftlichkeit erheblich, setzt aber eine sorgfältige Vorbereitung voraus.
Damit die Maschine über Stunden zuverlässig und sicher allein läuft, müssen mehrere Dinge sichergestellt sein: von der Materialversorgung über die Werkzeugstandzeit bis zu Spänen, Betriebsstoffen und Messtechnik. Dieser Leitfaden zeigt, worauf es bei der automatisierten CNC-Fertigung ankommt.
Was ist eine Geisterschicht?
Eine Geisterschicht ist ein automatisierter Fertigungsbetrieb, bei dem die Maschine ohne Bediener weiterläuft. Möglich wird das durch automatisierte Be- und Entladung sowie Werkstück- oder Palettenspeicher, die die Maschine eigenständig versorgen. Grundlage jeder mannlosen Fertigung ist eine passende Automatisierung.
Worauf bei der mannlosen Fertigung zu achten ist
Je länger die mannlos zu überbrückende Zeit, desto wichtiger wird jeder einzelne Punkt. Die folgenden Bereiche entscheiden über einen störungsfreien Durchlauf.
1. Ausreichende Materialversorgung
Vor Beginn der Geisterschicht muss genügend Rohmaterial bereitstehen, um die gesamte mannlos zu überbrückende Zeit abzudecken – ob Stangenmaterial, Rohteile oder gerüstete Paletten. Der benötigte Vorrat ist bereits bei der Wahl der richtigen Automatisierung zu berücksichtigen: Kapazität von Stangenlader, Palettenpool oder Werkstückspeicher müssen zur geplanten Laufzeit passen.
2. Werkzeugstandzeit und bruchgefährdete Werkzeuge
Bruchgefährdete oder bereits stark verschlissene Werkzeuge müssen vor Beginn der Geisterschicht gewechselt werden. Alternativ kann die Maschine so eingerichtet werden, dass sie vor Beginn der mannlosen Zeit gezielt anhält und den Anlagenbediener auffordert, die betreffenden Werkzeuge zu tauschen. Soll diese Regel nur an einem bestimmten Wochentag greifen – etwa freitags vor dem Wochenende –, kann die Steuerung den Wochentag aus dem Kalenderdatum berechnen, beispielsweise mit dem Sakamoto-Algorithmus, der aus einem Datum den Wochentag ermittelt.
Eine aktive Werkzeugstandzeitüberwachung unterstützt dabei, den geplanten Werkzeugwechsel vor Beginn der mannlosen Schicht auszulösen.
3. Schwesterwerkzeuge und Reaktion auf Werkzeugbruch
Für den Fall, dass ein Werkzeug bricht, muss ein Schwesterwerkzeug vorhanden sein. Wie es dann weitergeht, hängt von der Bearbeitung ab:
- Handelt es sich um einen Fräser für eine Außenbearbeitung, kann das Schwesterwerkzeug eingewechselt werden und die Bearbeitung fortgesetzt werden.
- Steckt das Werkzeug dagegen in einer Tasche, oder handelt es sich um einen Bohrer oder Gewindebohrer, muss das Teil aus der Maschine ausgebracht oder abgestochen werden, und der Zyklus beginnt von vorne.
- Voraussetzung ist eine zuverlässige Werkzeugbruchüberwachung, die den Bruch erkennt und den Wechsel auf das Schwesterwerkzeug auslöst.
4. Spänemanagement
Das Spänemanagement muss auf die gesamte Dauer der Geisterschicht ausgelegt sein. Die bereitgestellten Spänekübel bzw. der Späneförderer müssen das über die mannlose Zeit anfallende Spänevolumen aufnehmen können, ohne überzulaufen.
5. Kühl-, Schmier- und Betriebsstoffe
Vor der Geisterschicht muss sichergestellt sein, dass ausreichend Betriebsstoffe vorhanden sind – und zwar nicht nur Emulsion oder Schneidöl, sondern auch Hydrauliköle und weitere Medien. Ebenso müssen Papierbandfilter oder Doppelfilter aufgefüllt bzw. geleert sein, damit die Filtration über die gesamte Laufzeit funktioniert.
6. Messtaster und In-Prozess-Messung
Kommen im Prozess Messungen mit Messtastern vor, muss sichergestellt sein, dass die Batterien der Messtaster noch genügend Restladung für die gesamte mannlose Zeit haben. Eine leere Batterie führt sonst zum Messausfall und damit zum Prozessstopp.
Checkliste vor Beginn der Geisterschicht
| Bereich | Vor der Geisterschicht sicherstellen | Risiko bei Versäumnis |
|---|---|---|
| Materialversorgung | genug Rohmaterial, Stangen oder Paletten für die gesamte mannlose Zeit | Maschinenstillstand, verlorene Laufzeit |
| Werkzeugstandzeit | bruchgefährdete/verschlissene Werkzeuge vorab tauschen; Standzeitüberwachung aktiv | Werkzeugbruch, Ausschuss, Folgeschäden |
| Schwesterwerkzeuge | Schwesterwerkzeuge hinterlegt und eingerichtet; Bruchüberwachung aktiv | Abbruch statt Weiterlauf |
| Spänemanagement | Spänekübel/Förderer auf das erwartete Spänevolumen ausgelegt | Überlauf, Störung |
| Kühl- und Schmierstoffe | Emulsion/Schneidöl, Hydrauliköl und weitere Medien aufgefüllt | Trockenlauf, Maschinenschaden |
| Filter | Papierband- bzw. Doppelfilter gefüllt oder geleert | Filterstörung, unzureichende Kühlung |
| Messtaster | Batterien mit ausreichender Restladung | Messausfall, Prozessstopp |
Welche Vorkehrungen im Einzelfall nötig sind, hängt von Maschine, Bauteil, Automatisierung und geplanter Laufzeit ab. Wir legen mannlose Fertigungsprozesse bauteil- und maschinenspezifisch aus, damit die Geisterschicht sicher und störungsfrei durchläuft.