Schneidkantenpräparation Automatisierte Kontrolle von Werkzeugschneidkanten

In einem derzeit noch laufenden Projekt wurde eine Streamfinishanlage entwickelt und mit einem Sechs-Achs-Knickarmroboter und einem optischen Messsystem ausgerüstet, sodass die Qualitätskontrolle bei der Schneidkantenpräparation automatisiert werden kann – einschließlich Nachbearbeitung.

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Renishaw GmbH

JESSBERGER GmbH

trivid GmbH

Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

Werkzeuge mit geometrisch bestimmten Schneiden weisen nach dem Schleifen oft hohe Schartigkeiten sowie Mikroausbrüche an den Schneidkanten auf. Beim Fräsen oder Bohren wird dadurch das Ausbrechen einzelner Hartmetallkörner bis hin zu ganzen Kornverbünden begünstigt, was zu erhöhtem Werkzeugverschleiß führen kann. Eine Möglichkeit, die Schneidkante zu stabilisieren und die Schartigkeit zu reduzieren, ist die Erzeugung definierter Schneidkantenradien durch eine gezielte Schneidkantenpräparation mittels Schlepp- oder Streamfinishing.

Rotation bewirkt Relativbewegung zwischen Werkzeug und Schleifkörper

Die beiden Bearbeitungsverfahren sind nach DIN 8589 17 dem Tauchgleitläppen zuzuordnen. Grundsätzlich werden dabei die zu präparierenden Werkzeuge vertikal in einen Werkzeughalter eingespannt und in einen Behälter mit einem Läppmittel getaucht. Beim Schleppfinishing werden die Werkzeuge in Satellitenträger mit Planetenkinematik eingespannt. Die auf einer Rotorplatte angebrachten Satelliten bewegen sich auf einer Kreisbahn und können durch einen zusätzlichen Antrieb ebenfalls um ihre eigene Achse rotieren. Die Rotationen von Rotor und Halter bewirken eine Relativbewegung zwischen Werkzeug und den Schleifkörpern des Läppmittels, die zum Abtrennen von Werkstückwerkstoff führt.

Beim Streamfinishing werden die Werkzeuge in einfache Werkzeughalter eingespannt. Diese können in beide Richtungen rotieren, wobei die Relativbewegung hauptsächlich durch einen zusätzlichen Behälterantrieb realisiert wird. Durch die Drehbewegung des Behälters können im Läppmittel größere Anpressdrücke als beim Schleppfinishing erzielt werden, was zu größeren Bearbeitungskräften führt und zur Reduzierung der Prozesszeiten. Als Läppmittel werden bei beiden Verfahren unterschiedlichste Medien wie etwa Siliziumcarbid, Diamantpulver oder Edelkorund verwendet.

Messung der Schneidkantenradien ist zeit- und kostenintensiv

Die messtechnische Erfassung erzielter Schneidkantenradien r_β und Oberflächenrauheiten der Span- und Freiflächen von Werkzeugen ist ein zeit- und kostenintensiver Prozess. Die Werkzeuge müssen dabei üblicherweise umgespannt und unter dem Messgerät positioniert und ausgerichtet werden. Dazu kommen oft zusätzliche Transportwege durch die räumliche Trennung von Messgerät und Maschine. Für eine Qualitätssicherung in der Serienfertigung müssen deshalb automatisierte Lösungen geschaffen werden.

Einen Ansatz dazu bietet die Streamfinishanlage SF Compact, die eine automatisierte Qualitätskontrolle durch die optische Erfassung wichtiger Werkzeugkennwerte ermöglicht. Die Messergebnisse können auch für eine gezielte und automatisierte Nachbearbeitung genutzt werden. Entwickelt wurde das neue Maschinensystem durch die Otec Präzisionsfinish GmbH in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) in Berlin.

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