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.
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.
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.