Prozessüberwachung senkt Fertigungskosten

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Die Arbeitsweise des Tool-Monitors ist einfach und beruht auf unterschiedlichen Wirkprinzipien. Aus den Messwerten der digitalen Antriebsdaten der Maschine (Strom, Drehmoment oder Wirkleistung) oder der direkt mit Hallsensoren gemessenen Wirkleistung oder des per Körperschallsensor berührend oder drahtlos registrierten Körperschalls von Maschine oder Werkstück, einer Kraft- oder Dehnungsmessung oder der Unterbrechung einer die Werkzeuglänge prüfenden Strahlschranke aus Kühlschmierstoff oder Pressluft, bildet das Gerät Messkurven, die entsprechend der jeweiligen Aufgabe mit Grenzwerten umgeben werden. Gegebenenfalls müssen die Signale zuvor geglättet, gefiltert und gleichgerichtet sowie auch Mittelwerte gebildet werden.

Bei überschreiten der vorgegebenen Grenzwerte wird die Schutzfunktion ausgelöst

Bricht ein Werkzeug oder stumpft es ab, verändert sich die Wirkleistungsaufnahme des Antriebsmotors. Bei Müller + Guski wird die Leistungsaufnahme mittels Hallsensoren und Spannungsabgriff am Frequenzumrichter des Werkstückspindelmotors erfasst.

Parallel gemessen wird der Körperschall, der durch die Spanbildung und Reibung der Schneide am Werkstück entsteht, am Revolverkasten (Bild 1 – siehe Bildergalerie). Die Messkurve überschreitet bei Verschleiß oder Bruch die zuvor gesetzten Grenzen und der Tool-Monitor löst Schutzfunktionen an der Maschinen-CNC aus: Das kann ein sofortiger Vorschubstopp sein, eine Umschaltung der Vorschubgeschwindigkeit, der Aufruf eines Schwesterwerkzeuges oder die Abspeicherung der Werkzeugposition.

Eingegebene Grenzwerte können am Bildschirm des Tool-Monitors SEM-Modul manuell grafisch korrigiert werden (Bild 2). Nach einem falschen Alarm wird der Grenzwert automatisch korrigiert (Bild 3).

Wirkleistungsmessung erkennt Verschleiß vor dem Werkzeugbruch

Mit der Wirkleistungsmessung kann übermäßiger Verschleiß erkannt werden, der sonst zu einem Werkzeugbruch führt oder grobe Maßfehler verursacht. Dadurch können die Werkzeuge bis zu ihrem tatsächlichen Standzeitende betrieben und Brüche verhindert werden. Trotzdem auftretende Brüche aufgrund fehlerhaften Schneidstoffs oder anderer Unwägbarkeiten werden sofort erkannt und eine Ausschussproduktion vermieden.

Letztendlich müssen maßhaltige Werkstücke die Maschine verlassen. Allein die Wirkleistungsmessung kann das nur bei recht weit gefassten Toleranzen gewährleisten. Um die Einhaltung enger Toleranzen im Mikrometer- oder Hundertstelbereich zu gewährleisten, horcht der Körperschallsensor am Revolverkasten ein Zerspanungswerkzeug ab, das kritische Stellen des fertig bearbeiteten Werkstückes „abtastet“.

Ein Werkzeug ist ausschließlich für Prüfzwecke vorgesehen

Die zugrunde liegende patentierte Methode ist folgende: Wenn das Zerspanungswerkzeug infolge Abstumpfung entweder eine zu kurze Schneide hat oder aufgefedert ist, bleibt zu viel Material auf dem Werkstück stehen. Das Teil hat außen Übermaß, Innenbearbeitungen haben Untermaß. In Stichproben oder auch nach der Zerspanung jedes Werkstücks wird ein ausschließlich für Prüfzwecke vorgesehenes Tool an der Kontur des schnell rotierenden Werkstückes entlanggefahren.

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