Automatisierte Kontrolle von Werkzeugschneidkanten

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Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

Individuelle Bearbeitungsstrategie durch Variation der Parameter möglich

Die Maschine wurde für die Präparation von Schaftwerkzeugen mit 3 bis 30 mm Durchmesser bei Werkzeuglängen bis 180 mm ausgelegt. Die Werkzeuge können bei Behälterdrehzahlen n_B bis 100 min^-1 und Halterdrehzahlen n_H bis 60 min^-1 bearbeitet werden. Mit der Eintauchtiefe T_E und dem Kippwinkel α des Werkzeughalters lassen sich weitere Parameter variieren, sodass für jedes Werkzeug entsprechend den geforderten Kantenradien und Oberflächenrauheiten in Abhängigkeit vom Läppmittel eine individuelle Bearbeitungsstrategie festgelegt werden kann.

Die Maschinenbestückung sowie die Positionierung der Werkzeuge zum optischen Messsystem werden durch einen Sechs-Achs-Knickarmroboter von Fanuc, Typ LR Mate 200iC, realisiert. Er kann die Werkzeuge mit einer Wiederholgenauigkeit RP von ± 20 µm ausreichend exakt positionieren. Für die genaue Ausrichtung der Schneidkanten zum Messsystem wird ein Livebild der im System integrierten Kamera genutzt. Die sechs Freiheitsgrade des Knickarmroboters bieten eine hohe Flexibilität beim Anfahren der Messpositionen, die sich je nach Werkstückgröße, Komplexität und zu erfassendem Kennwert unterscheiden können.

Robustes und hochauflösendes optisches Messsystem zur Erfassung und Schneidkantenanalyse

Für die messtechnische Erfassung und Schneidkantenanalyse wurde mit dem IF-Sensor R25 von Alicona Imaging in Österreich ein sehr robustes und hochauflösendes optisches Messsystem ausgewählt, das die berührungslose Erfassung der für ein Werkzeug relevanten Kennwerte wie etwa Schneidkantenradius r_β, Schartigkeit der Schneidkante, Oberflächenrauheit der Span- und Freiflächen oder K-Faktor ermöglicht (Bild 4).

Basierend auf dem Verfahren Fokusvariation wird ein dreidimensionales Abbild der sich im Messfeld befindenden Geometrie erzeugt, das umfassend ausgewertet werden kann (Bild 5). Für das System stehen Objektive mit bis zu 50-facher Vergrößerung zur Auswahl. Sie ermöglichen bei vertikalen Auflösungen a_v bis 0,02 µm und lateralen Auflösungen a_l bis 0,64 µm die messtechnische Erfassung von Kantenradien r_β ≥ 2 µm und Oberflächenrauheiten mit einem arithmetischen Mittenrauwert Ra ≥ 0,08 µm.

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