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Drehbearbeitung im Mikrobereich

Die Standzeiten lassen sich besser ausschöpfen

| Redakteur: Carmen Kural

Ein Piezo-Kraftsensor misst die Zerspankraft und die Werkzeugbelastung nah an der Schneide, während der Bearbeitungsprozess läuft.
Ein Piezo-Kraftsensor misst die Zerspankraft und die Werkzeugbelastung nah an der Schneide, während der Bearbeitungsprozess läuft. (Bild: Kistler)

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Ein Sensorsystem zur Werkzeugüberwachung beim Drehen misst die Zerspankraft in Echtzeit und gibt dadurch Aufschluss über die Lebensdauer.

Die Schweizer Kistler Group stellt in der Halle 3, Stand I10, technologische Konzepte und Systeme für die Messung von Kräften vor, die beim Zerspanen auftreten. Besonders herausgestellt wird das Piezo Tool System (PTS), eine innovative Lösung zur Werkzeugüberwachung bei der Mikro-Drehbearbeitung. Es misst die Zerspankraft in Echtzeit und gibt dadurch Aufschluss über die Lebensdauer des Werkzeugs. Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse lassen sich Produktionsprozesse effizienter gestalten und Kosten und Ressourcen einsparen.

Das gemeinsam mit der Paul Horn GmbH entwickelte Messsystem sei eine weltweit einzigartige Lösung, heißt es. Es besteht aus einem Piezo-Kraftsensor und einer Analysesoftware und misst die Zerspankraft und die Werkzeugbelastung, während die Maschine läuft. Die gewonnenen Daten geben Auskunft über die erwartbare Lebensdauer des Werkzeugs oder der Schneidplatten. Fehlerhafte Materialien und Schneidstoffe oder auch Werkzeugbrüche würden sofort erkannt, heißt es, sodass sich Ausschuss verhindern oder minimieren lasse.

Die neu entwickelte Messtechniklösung soll sich besonders für Anwendungen der Drehbearbeitung im Mikrobereich eignen. Alternative Messmethoden, beispielsweise die Spindelüberwachung, würden wegen minimaler Abweichungen in der Antriebsleistung keine aussagekräftigen Resultate liefern. Auch mit Körperschallmessungen können laut Kistler bei kleinen Werkstücken keine konstanten Ergebnisse erzielt werden. Optische Lösungen seien wegen der eingesetzten Kühlschmierstoffe und der hohen Rotationsdrehzahlen beim Bearbeitungsprozess nicht verwendbar.

Das Piezo Tool System zeichnet Zerspankräfte kontinuierlich auf. Durch die Auswertung dieser Daten lassen sich Trendanalysen zu den Standzeiten der Schneidwerkzeuge erstellen. Dadurch ist es möglich, die maximalen Standzeiten besser auszuschöpfen und die Werkzeuge effizienter zu nutzen. Außerdem müssen Maschinen nicht mehr permanent mit Personalaufwand überwacht werden, Produktionsprozesse können teilweise mannlos ablaufen.

„Unsere Tests haben gezeigt, dass meist nur das kritische Werkzeug in einem Fertigungsprozess mit einem PTS ausgerüstet werden muss“, sagt Gunnar Keitzel, Leiter Zerspankraft bei Kistler: „Durch die Anwendungen eines solchen Systems wird nicht nur die Standzeit massiv verlängert, auch die Arbeitskräfte können effizienter eingesetzt werden. Ein einzelner Mitarbeiter kann sämtliche Prozesse überblicken und sich deshalb um mehrere Maschinen gleichzeitig kümmern.“

Die neue Messtechniklösung ist kompatibel mit den Standard-Drehhaltern von Horn. Sie erfordert keinen Eingriff in die CNC-Steuerung und ist somit maschinenunabhängig einsetzbar. Die Sensoren lassen sich leicht austauschen.

Insgesamt verringere das Piezo Tool System die Produktionskosten bei gesteigerter Fertigungskapazität, resümiert Kistler. Das Unternehmen versteht sich als Weltmarktführer für dynamische Messtechnik zur Erfassung von Druck, Kraft, Drehmoment und Beschleunigung. Rund 2200 Mitarbeitende an über 60 Standorten weltweit widmen sich der Entwicklung neuer Lösungen vor allem auf der Basis der Sensortechnik.

Die 1959 gegründete Kistler-Gruppe erzielte 2018 einen Umsatz von 475 Millionen Schweizer Franken. Rund 8 % davon fließen zurück in Forschung und Technologie.

Kistler auf der EMO Hannover 2019: Halle 3, Stand I10

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