Horn: Werk­zeug­zu­stand mit einem gemein­sam mit Kist­ler ent­wi­ckel­ten Sys­tem in Echt­zeit erfassen

Horn: Werk­zeug­zu­stand mit einem gemein­sam mit Kist­ler ent­wi­ckel­ten Sys­tem in Echt­zeit erfassen

In enger Zusam­men­ar­beit mit der Kist­ler Grup­pe hat der Tübin­ger Prä­zi­si­ons­spe­zia­list Horn eine inter­es­san­te und pra­xis­taug­li­che Lösung zur Echt­zeit­über­wa­chung der Werk­zeu­ge in Dreh­be­ar­bei­tun­gen ent­wi­ckelt. Kist­ler ist Spe­zia­list für dyna­mi­sche Mess­tech­nik, mit der sich Druck, Kraft, Dreh­mo­ment oder Beschleu­ni­gung erfas­sen lässt. Das Neue Über­wa­chungs­mo­dul Pie­zo Tool Sys­tem (PTS) besteht aus einem Kraft­sen­sor, der ins Dreh­werk­zeug ein­ge­baut wird. Somit kann er den Werk­zeug­zu­stand wäh­rend der Dreh­be­ar­bei­tung direkt vor Ort bestim­men. Dabei kann das Sys­tem bereits Kräf­te ab weni­gen New­ton erken­nen und messen. 

Das gemeinsam von Horn und Kistler entwickelte Überwachungsmodul  Piezo Tool System (PTS) überwacht den Werkzeugzustand und umfasst einen Kraftsensor, der ins Drehwerkzeug eingebaut wird. - Bild: Horn
Das gemein­sam von Horn und Kist­ler ent­wi­ckel­te Über­wa­chungs­mo­dul Pie­zo Tool Sys­tem (PTS) über­wacht den Werk­zeug­zu­stand und umfasst einen Kraft­sen­sor, der ins Dreh­werk­zeug ein­ge­baut wird. – Bild: Horn

Die Abtast­ra­te ist stan­dard­ge­mäß auf 10 000 Hz ein­ge­stellt. Damit las­sen sich auch kleins­te Zer­span­kräf­te mes­sen. Auf die­se Wei­se sind feh­ler­haf­te Mate­ria­li­en und Schneid­stof­fe, aber bei­spiels­wei­se auch ein Werk­zeug­bruch, sofort erkenn­bar. Und damit hat der Anwen­der oder die Maschi­nen­steue­rung die Mög­lich­keit, unmit­tel­bar auf den tat­säch­li­chen Werk­zeug­zu­stand zu reagie­ren. Das ermög­licht eine Fer­ti­gung mit mini­ma­lem Aus­schuss bei hoher Qua­li­tät. Des Wei­te­ren hat der Maschi­nen­be­die­ner damit die Mög­lich­keit, die Stand­zeit der ein­ge­setz­ten Werk­zeu­ge kon­trol­liert auszufahren.

Werk­zeug­zu­stand ver­läss­lich bestimmen

Das PTS-Sys­tem ist ins­be­son­de­re für den Ein­satz bei Dreh­be­ar­bei­tun­gen aus­ge­legt. Und da wird es auch gebraucht, denn alter­na­ti­ve Mess­me­tho­den wie bei­spiels­wei­se eine Über­wa­chung der Antriebs­leis­tung des Haupt­spin­del­mo­tors sind wegen der dabei sehr gerin­gen Abwei­chun­gen nicht beson­ders aus­sa­ge­kräf­tig. Selbst eine Über­wa­chung des Kör­per­schalls lie­fert bei klei­nen Werk­stü­cken kei­ne kon­stant zufrie­den­stel­len­den Aus­sa­gen zum Werk­zeug­zu­stand. Und eine optisch basier­te Kon­trol­le schei­det auf­grund des meist not­wen­di­gen Kühl­schmier­stoff­ein­sat­zes und hoher Rota­ti­ons­dreh­zah­len des Werk­stücks im Bear­bei­tungs­pro­zess auch aus. 

Im Fokus
Ste­tig erwei­ter­te Ein­satz­mög­lich­kei­ten
Die sen­sor­über­wach­ten Werk­zeug­hal­ter sind bei Horn als Qua­drat­schaft-Dreh­hal­ter und als Linear­ein­heit für Citi­zen-Lang­dreh­ma­schi­nen erhält­lich. Dar­über hin­aus gibt es einen Grund­hal­ter für Index-Mehr­spind­ler sowie für das Werk­zeug­sys­tem Super­mi­ni. Wei­te­re Schnitt­stel­len für ande­re Maschi­nen­her­stel­ler wer­den dar­über hin­aus der­zeit ent­wi­ckelt. So erwei­tert sich die Maschi­nen­pa­let­te, auf denen das PTS-Sys­tem den Werk­zeug­zu­stand über­wa­chen kann, ständig.

Aus dem Pro­gramm von Horn sind aus­ge­wähl­te Stan­dard­drehal­ter für die PTS-Lösung geeig­net. Zu Instal­la­ti­on und Betrieb des Sys­tems ist kein Ein­griff in die CNC-Steue­rung Not­wen­dig. Der Anwen­der kann die PTS-Lösung maschi­nen­un­ab­hän­gig ein­set­zen. Es benö­tigt zudem nur sehr wenig Platz in der Maschi­ne. Mit der PTS-Lösung soll der Anwen­der dank exak­ter Daten zum Werk­zeug­zu­stand sei­ne Pro­duk­ti­ons­kos­ten sen­ken und die Fer­ti­gungs­ka­pa­zi­tä­ten aus­wei­ten können.

Die Lineareinheiten mit dem neuen PTS-System lassen sich exakt genauso montieren und einstellen wie Standardeinheiten. Und sie sammeln exakte Daten zum Werkzeugzustand. - Bild: Horn
Die Linear­ein­hei­ten mit dem neu­en PTS-Sys­tem las­sen sich exakt genau­so mon­tie­ren und ein­stel­len wie Stan­dard­ein­hei­ten. Und sie sam­meln exak­te Daten zum Werk­zeug­zu­stand. – Bild: Horn

Das Umrüs­ten der Stan­dart­hal­ter auf die PTS-Hal­ter lässt sich ohne Pro­ble­me und mit gerin­gem Auf­wand bewerk­stel­li­gen. Auch wei­te­re Umbau­ten an der Maschi­ne sind nicht not­wen­dig. Auch mit der ver­bau­ten Mess­tech­nik bie­ten die Horn-Werk­zeug­trä­ger wei­ter­hin die gewohnt hohe Sta­bi­li­tät. Im Ein­satz ver­hält sich die PTS-Linear­ein­heit (abge­se­hen von der Mess­funk­tio­na­li­tät) exakt wie eine Standardlineareinheit. 

Hand­ling der Hal­ter bleibt für den Anwen­der wie gewohnt

Alle Stan­dard­werk­zeu­ge kann der Anwen­der wie üblich ver­bau­en. Der Werk­zeug­wech­sel und die Ver­stel­lung lau­fen ent­spre­chend genau­so ab wie bei einer Stan­dard­li­near­ein­heit. Auch der Stan­dard­grund­hal­ter 968 für Index-Mehr­spind­ler kann direkt gegen einen PTS-Grund­hal­ter 968 aus­ge­tauscht wer­den. Alle Horn-Spann­kas­set­ten Typ 842 las­sen sich mit den Hal­tern kom­bi­nie­ren. Werk­zeug­wech­sel, Kas­set­ten­wech­sel und Spit­zen­hö­hen­ein­stel­lung lau­fen genau­so ab wie beim Standardwerkzeug.


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