Bessere Technologie zur Kontrolle von Werkzeugverschleiß
Fortschritte bei CNC-Steuerungen (CNC) haben bewirkt, dass die Rauheit technischer Oberflächen bis auf 1 μm reduziert werden kann. Durch Werkzeugverschleiß ist es allerdings schwierig, diese Güte kontinuierlich zu halten, sodass dies der größte Einflussfaktor auf Rauheitsparameter und Oberflächengüte in der Teilefertigung ist. Der EU-finanzierte Projekt REALISM (Real-time in situ monitoring of tool wear in precision engineering applications) stellte eine Lösung vor, die KMU bei der Bearbeitung technischer Oberflächen zugutekommen wird. Die Wissenschaftler entwickelten ein intelligentes Sensorsystem, das Rückmeldungen an CNC-Maschine und Bediener zur Abnutzung der Werkzeuge gibt. So können in Echtzeit Prozessparameter verändert werden, um Ausschuss zu vermeiden bzw. zu minimieren. Da die Oberflächengüte bislang nur am Ende des Bearbeitungszyklus geprüft wird, ist der erhebliche Ausschuss durch unscharfe Werkzeuge nicht mehr rückgängig zu machen. Mit dem neuen System von REALISM werden Ausfallzeiten für den Austausch von Bearbeitungswerkzeugen und Energieverschwendung durch Fertigung unbrauchbarer Teile minimiert, was Produktivität, Rentabilität und Umwelt deutlich zugutekommt. Frühere Studien hatten gezeigt, dass eine Kombination verschiedener Sensortypen eine optimale Überwachung des Werkzeugzustands bieten kann, indem verschiedene Prozessvariablen gemessen und analysiert werden. Das REALISM-System integrierte die drei gängigsten Sensoren (für Geräuschemission, Schneidkraft und Vibration) nah genug an die Schneidzone, dass die beweglichen Maschinenteile nicht beeinträchtigt werden. Die Messwerte werden mittels LabVIEW-Software analysiert und dann für alle Konsortialpartner auf einen Cloud-Server hochgeladen. Gemeinsam entwickelten und testeten drei KMU und vier Forschungsorganisationen einen Prototypen für die Echtzeit-In-situ-Überwachung, der in eine industrielle Drehmaschine integriert wurde. Dadurch erreichten die Partner über einen Zeitraum von 6 Wochen eine signifikant niedrigere Ausschussrate und Materialeinsparungen von mehr als 60 %. Das neue Überwachungssystem kann Kosten-, Zeit- und Energieverlust deutlich begrenzen und die Wettbewerbsfähigkeit europäischer KMU im Bearbeitungssektor auf umweltfreundliche Weise steigern.
Schlüsselbegriffe
Werkzeugverschleiß, Oberflächen, Werkzeug, REALISMUS, In-situ-Überwachung, Bearbeitung
