Werkzeugüberwachung Ceratizit entwickelt den „Bodyguard“ fürs Bohrwerkzeug

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Eine automatisierte Diagnose des Werkzeugzustands im laufenden Prozess? Das klappt vielleicht demnächst! Und zwar mit einer Neuentwicklung von Ceratizit ...

Ein automatisiertes Werkzeugüberwachungssystem umzusetzen, ist nicht so leicht, wie es sich anhört, weiß Ceratizit aus eigener Erfahrung. Bereits kleine Änderungen, wie etwa eine andere Charge des zu bearbeitenden Werkstoffs oder ein anderer Maschinentyp, könnten unvorhersehbare Einflüsse auf die Standzeit eines Werkzeugs haben. Für Anwender mit eingefahrenen Prozessen und großen Bauteilstückzahlen bietet Ceratizit aber jetzt das Prozessüberwachungssystem Cerasmart Toolscope an – unter anderem zur Standzeitvorhersage von Werkzeugen an. Dazu dokumentiert der Anwender via Cerasmart Toolscope den zeitlichen Verlauf sowie die Kräfte und Ströme der Werkzeuge. Sobald sich der Prozess jedoch ändere, müsse dieser Einfahrvorgang wiederholt werden. Für Anwender, die hauptsächlich kleine Lose fertigten, sei dieses Feature deshalb meist zu umständlich.

Werkzeugüberwachung ohne ständig hinzuschauen

Steigende Anforderungen an Qualität und Kosteneffizienz sowie der immer gravierender werdende Personalmangel zwingen die metallverarbeitende Industrie aber dazu, ihre Fertigungsprozesse zunehmend zu automatisieren, wie Ceratizit registriert. Aktuelle Werkzeugmaschinen-Generationen sind deshalb bereits für die automatisierte Führung von Zerspanungswerkzeugen auf vorher definierten Pfaden vorbereitet, wie es weiter heißt. Doch selbst wenn dieser Teil der Fertigung automatisch ablaufe, sei bisher dennoch die Aufsicht eines Bedieners für einen sicheren und produktiven Prozessablauf erforderlich. Denn manche Szenarien kann man einfach nicht voraussehen – etwa wann die Leistung der verwendeten Werkzeuge in kritischem Maße nachlässt, wann es sogar zu Ausbrüchen an den Schnittkanten kommt, oder wann das Werkzeug komplett bricht. Bleiben solche Schäden am Werkzeug unbemerkt, schmälert das die Produktivität und die Oberflächenqualität. Andere Probleme drohen durch überhöhte Kräfte und Biegemomente am Werkzeug und der Bohrspindel oder durch Kollisionen zwischen Spindel und Werkstück.

Lieber aufhören, bevor noch was kaputtgeht!

Um in Zukunft das Einfahren von Werkzeugen zur Prognose von Standzeiten einzusparen und den Maschinenbediener zu entlasten, sollten im Rahmen des „SmartDrilling“-Projektes universell gültige Modelle und Methoden entwickelt werden, wie Ceratizit wissen lässt. Dazu wurden im Rahmen der Zerspanung besonders gängige Bohrprozesse ausgewertet. Die Voraussetzung dafür ist eine bedeutende Weiterentwicklung im Informationsaustausch zwischen Mensch und Werkzeugmaschine. Das Ziel war es, ein sogenanntes „Tool Condition Monitoring System“ zu entwickeln, dass in der Lage ist, den Schädigungszustand von Bohrwerkzeugen bereits im direkten Einsatz anzuzeigen. Dazu dienen Sensorsignale, welche von der Werkzeugmaschine aufzeichnet werden. Diese werden dann mit einer eigens entwickelten softwarebasierten Datenverarbeitungstechnik segmentiert, um sich in der Analyse lediglich auf die für den Werkzeugzustand relevanten Signale konzentrieren zu können, wie Ceratizit erklärt. Der entwickelte Datenanalysealgorithmus liefert dabei permanent Informationen zum aktuellen Stand der Werkzeugschädigung. Diese sollen während des Bohrvorgangs stets aktualisiert auf einem Display dargestellt werden, so der Plan. Noch bevor ein kritischer Zustand des Bohrwerkzeuges erreicht ist, gibt das System gut hörbar Alarm. So könne nur eine Person die prozesssichere Bedienung mehrerer Werkzeugmaschinen bewerkstelligen, um das Management der zeitlichen Abläufe von manueller Intervention, Maschinenbestückung und Wartung zu optimieren.

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