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Sensorgestützte Überwachungssysteme

Auf dem Weg zur Null-Fehler-Zerspanung

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Fehlstellungen auf dem Radar

Deren genaues Überwachungssystem Planko (Bild 1) hat Abweichungen von der optimalen Werkzeugpositionierung buchstäblich auf dem Radar. Die Basis des Systems Planko bilden ein Lesekopf, der am Motorspindel-Stator befestigt ist, und eine kompakte, passive Elektronikbaugruppe bestehend aus Resonator, Kabel und Steckverbinder, die in die Spindelnase integriert ist (Bild 2). Im Lesekopf wird ein elektromagnetisches Signal mit einer Frequenz von 24,1 GHz erzeugt und an eine Antenne weitergeleitet, die als Sende- und Empfangseinheit dient. Dieses Signal wird in eine rotorseitige Antenne übertragen und über ein Kabel an den Resonator übergeben. Dort erzeugt es aufgrund der reflektierenden metallischen Wandung eine stehende Welle. Die Plananlage des Werkzeugs wird schließlich durch die Abfrage der Resonatoren während der Rotation bestimmt. Der Lesekopf gleicht die Messergebnisse mit einem Referenzwert ab. Liegt gegenüber dem Referenzwert eine Abweichung vor, werden die Messdaten über ein Komparatorsignal erfasst und an die Maschinensteuerung weitergegeben.

Fremdkörper sind nicht auszuschließen

Die Positionier- und Wiederholgenauigkeit beim Spannen von Werkzeugaufnahmen mit Hohlschaftkegel (HSK) hängt von der sicheren und präzisen Anlage der Kontaktflächen an Spindel und Werkzeugaufnahme ab, weshalb die Werkzeugschnittstelle empfindlich gegenüber Fremdkörpern ist. Späne werden hauptsächlich beim Werkzeugwechsel eingebracht, aber auch im Werkzeugmagazin treten Verschmutzungen der Kontaktflächen auf. Beispielsweise trocknen Rückstände von Kühlschmiermittel ein und bilden einen Schmutzfilm auf den Anlageflächen der Werkzeugaufnahme. In der Praxis ist eine Blasluftreinigung während des Werkzeugwechsels etabliert. Eine von den Fraunhofer-Forschern durchgeführte Simulation der Strömungsgeschwindigkeit bei der Blasluftreinigung mit drei Düsen (Bild 3) weist allerdings nach: Eine gleichmäßige Reinigungswirkung ist nicht gegeben. Deshalb ist nicht auszuschließen, dass sich kleinste Fremdkörper ablagern. Und das steht einer exzellenten Prozesszuverlässigkeit in der Serienteilfertigung entgegen.

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