Mechatronisches Werkzeug mit integrierter Minimalmengenschmierung senkt Kosten

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Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

GFE - Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden e.V.

Der durch die Kraft des ECA von bis zu 300 N beaufschlagte Kolben komprimiert das im Reservoir befindliche Kühlschmiermittel so, dass es durch die Bohrung in der Düse als sehr kleiner Volumenstrom austritt. Die zur Aerosolbildung notwendige und am Werkzeug einstellbare Druckluft wird dem Luftstromformer zur Aerosolbildung zugeführt. Bild 4 zeigt die Pumpe bei Messungen der Fördermengen unter Laborbedingungen. Die Befüllung des internen Reservoirs kann sowohl automatisch als auch manuell über eine Schnellkupplung mit Entlüftung erfolgen.

Funktionale Elektronik erlaubt autarken Betrieb des Zerspanungswerkzeugs

Es kommt eine funktionale Elektronik zum Einsatz, die den autarken Betrieb des Werkzeuges ermöglicht. Das Elektronikkonzept des Werkzeuges für die realisierte autark arbeitende Version ist in Bild 5 dargestellt.

Der Startimpuls für den Betrieb wird jeweils aus dem Einschaltimpuls der induktiven Spannungsversorgung generiert. Die Endlagen des Kolbens werden überwacht und ausgewertet.

Der Einbau einer genauen Messsteuerung des elektrochemischen Aktors ist möglich. Die Signalisierung der jeweiligen Betriebszustände erfolgt visuell über eine radial am Grundkörper angebrachte Multicolor-LED. Die manuelle Einstellung des Volumenstromes des Kühlschmierstoffs erfolgt über einen ebenfalls radial gut zugänglichen Einstellregler.

Der Fokus bei der Durchführung der Systemtests lag zunächst auf dem Nachweis der prinzipiellen Einsatzfähigkeit sowie der Funktionssicherheit der integrierten Minimalmengenschmierungs-Baugruppe und des gesamten Werkzeuges im Zerspanungsprozess. Dazu wurden umfangreiche Bohr- und Fräsversuche an unterschiedlichen Werkstoffen (unter anderem 42CrMo4) auf einem Bearbeitungszentrum durchgeführt.

Mechatronisches Werkzeug eröffnet weitere Perspektiven

Die ermittelten Ergebnisse bezüglich Standzeit der Werkzeuge und Eigenschaften der gefertigten Geometrien an den Werkstücken waren mit denen, die durch konventionelle Werkzeuge unter Nutzung stationärer Minimalmengenschmierungs-Systeme gefertigt wurden, vergleichbar. Es konnte auch nachgewiesen werden, dass der Einsatz von Werkzeugen oder Aufnahmen mit integrierter Minimalmengenschmierung auch auf Maschinentechnik möglich ist, die bisher dafür nicht geeignet war. Auch dadurch eröffnen sich mit der vorgestellten Lösung weitere Perspektiven für einen industriellen Einsatz in der spanenden Fertigung.

* Prof. Dr.-Ing. Frank Barthelmä ist Geschäftsführer der Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung (GFE) Schmalkalden e.V. und Leiter des Instituts für Werkzeugtechnik und Qualitätsmanagement der GFE. Dipl.-Ing. Bernd Aschenbach ist wissenschaftlicher Mitarbeiter und Projektleiter F&E am gleichen Institut

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