Intelligente Komponenten zur Steigerung der Produktivität von Werkzeugmaschinen

Werkzeugmaschinen sind ein unverzichtbarer Bestandteil eines jeden Herstellungsprozesses und spielen eine Schlüsselrolle in der Wertschöpfung von Produkten. Ein EU-Projekt entwickelte eine Reihe von tragbaren Plug-and-Produce-Komponenten, die neue Funktionen in bestehende Maschinen einführen, um so die Gesamtproduktivität und Prozessqualität von Produktionslinien zu verbessern.

Industrielle Technologien

Im Laufe der Jahre haben sich Werkzeugmaschinen zu komplexen Systemen mit Sensoren und Aktoren für eine bessere dynamische Steuerung des Schneidens entwickelt. Allerdings befinden sich die Steuermechanismen oft zu weit von der tatsächlichen Schweißstelle entfernt, um selbsterregte Schwingungen ausreichend zu verhindern. EU-finanzierte Wissenschaftler entwickelten intelligente Technologien, die für eine bessere dynamische Steuerung ganz in der Nähe der Bearbeitungsstelle angebracht werden können. Die Intensive Forschung des Projekts DYNXPERTS (Plug and produce components for optimum dynamic performance manufacturing systems) führte zu sechs neuen Plug-and-Produce-Komponenten für anspruchsvolle Werkzeugmaschinenanwendungen, zu vier Patentanträgen und ein im Handel erhältliches Produkt. Die Verbesserung der dynamischen Steuerung des Spindelkopfes, der das Schneidwerkzeug beim Fräsen und das Werkstück für den Betrieb einer Drehmaschine hält, war eine Herausforderung. Zwei verschiedene aktive Spindelköpfe wurden entwickelt und getestet, einer mithilfe von Trägheitssignalen und ein unter Verwendung von Magnetlagern. Durch die Nutzung des neuen Spindelkopfes, der Trägheitssignale verwendet, wurde die dynamische Steifigkeit um 150% erhöht, während die Materialentfernungsrate vervierfacht wurde. Bei dem anderen Spindelkopf konnte das Dämpfungsverhältnis um mehr als 40% erhöht werden, bei 8-facher Materialabtragungsrate. Die intelligenten Spannvorrichtungen zur Verbesserung des Dämpfungsvermögens bestanden aus drei verschiedenen aktiven Dämpfungsvorrichtungen (Verwendung magnetorheologischen Flüssigkeiten, magnetorheologischer Elastomere und Wirbelströme) und zwei klemmenden. Die Fähigkeit dieser Geräte, an die Dynamik von verschiedenen großen und flexiblen Werkstücken angepasst zu werden, wurde um mehr als 600% verbessert. Das Team produzierte auch zwei verschiedene dynamische Kalibratoren mit großem Potenzial, die Bearbeitungsleistung durch die automatische Messung des dynamischen Verhaltens der Werkzeugmaschine zu verbessern. Diese Geräte erzeugen die Stabilitätstabellen und liefern automatisch die besten Prozessparameter, um eine optimale Bearbeitung und prellfreie Schnittbedingungen zu gewährleisten. Die Materialentfernungsrate wurde um mehr als das 3-fache erhöht und die Oberflächenrauhigkeit um mehr als 50% verringert. Zusätzlich wurde eine Generatoranordnung innerhalb einer Spindel verwendet, um die Spindelvibration zu ernten und Energie an ein drahtloses Kommunikationssystem zu liefern, das in einem Abstand von bis zu 10 m die Zustandsüberwachung übernehmen kann. Die Projektentwicklungen helfen, Innovation in der Werkzeugmaschinenbranche zu stimulieren, und ebnen so den Weg für eine breite Marktakzeptanz und geben der EU-Wirtschaft willkommene Impulse.

Schlüsselbegriffe

Werkzeugmaschinen, Produktivität, Herstellung, Plug-and-Produce, dynamische Steuerung, DYNXPERTS

Plug and Produce Components for Optimum Dynamic Performance Manufacturing Systems

Intelligente Komponenten zur Steigerung der Produktivität von Werkzeugmaschinen

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