Kistler: Zerspankraftmessung Kräfte am Werkzeug messen und überwachen

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Kistler, Spezialist für Messtechnik in der Fertigung, zeigt zur Messe EMO sein rotierendes Zerspankraft-Dynamometer (RCD) mit piezoelektrischem Sensor für Forschung und Entwicklung sowie sein Piezo-Tool-System, das in der Produktion fortlaufend Bearbeitungsprozesse überwacht.

Die verlässliche Überwachung der spanenden Bearbeitung liefert wertvolle Echtzeitdaten des laufenden Prozesses und bildet damit die Grundlage für prozesssichere, produktive und reproduzierbare Fertigungsverfahren. Insbesondere bei der Mikrobearbeitung oder bei Schlichtprozessen war eine Werkzeugüberwachung aufgrund der kleinen Kräfte bisher kaum möglich.

Das in Kooperation mit dem Werkzeugher­steller Paul Horn GmbH entwickelte Piezo-Tool-­System (PTS) von Kistler misst die Zerspankraft beim Drehen mit hochsensitiven Sensoren nah an der Schneide und schafft damit eine verlässliche Grundlage zur Optimierung dieser anspruchsvollen Prozesse.

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Überwachen und optimieren

Das PTS integriert Hochpräzisions-Sensorik in hochwertigen Werkzeughaltern und Werkzeugen und steht kompatibel zu unterschiedlichen Maschinentypen und Schnittstellen zur Verfügung. Es hat keinen Einfluss auf die Eigenschaften eines klassischen Zerspanungssystems. Die kontinuierliche Zerspankraftmessung ermöglicht eine optimale Ausnutzung der Werkzeuglebensdauer und reduziert zugleich den Aufwand für den Maschinenbediener. Auffälligkeiten im Werkstoff wie auch Abnutzung von Schneidstoffen oder gar Werkzeugbrüche werden sofort erkannt, sodass Ausschuss vermieden und Maschinenauslastungszeiten maximiert werden können.

In Kombination mit einem Prozessüberwachungssystem «maXYmos» von Kistler lassen sich sämtliche Messdaten effizient erfassen und visualisieren sowie zur Optimierung und Automatisierung der Fertigung einsetzen. Gunnar Keitzel, Head of Business Center Manufacturing Technologies bei Kistler, sagt dazu: «Mit der Kombination aus PTS-Werkzeugen und Prozessüberwachungssystem ‹maXYmos› bieten wir dank der Kooperation mit dem Werkzeughersteller Paul Horn ein komplettes System an, das hochsensitiv messen kann und durch seine Schnittstellen in sämtliche Fertigungssysteme integrierbar ist.»

Hochdynamisch messen

Das kabellose, rotierende Schnittkraft-Dynamometer (RCD – rotating cutting dynamometer) von Kistler vereinfacht Zerspankraftmessungen in Forschung und Entwicklung, kann aber auch in der industriellen Fertigung beim Fräsen, Bohren, Schleifen oder Superfinishing eingesetzt werden. Die Messwerte für die drei Kräfte Fx, Fy und Fz sowie das Drehmoment Mz werden über eine kabellose Low-energy-Verbindung mit bis zu fünf Metern Reichweite übertragen. Dank seines weiten Messbereichs bis 20 kN sowie hoher Auflösung und Empfindlichkeit kann das kabellose RCD für eine Vielzahl unterschiedlicher Bearbeitungsschritte vom Schruppen bis zum Schlichten eingesetzt werden. Die integrierte piezoelektrische Messtechnik mit 10 kHz Abtastfrequenz ist ideal für die Erfassung hochdynamischer Prozesse bei Drehzahlen bis 16 000 min^-1, bei denen andere Technologien an ihre Grenzen kommen.

Mit Software Daten analysieren

Das kabellose RCD wird vorteilhaft zusammen mit der abgestimmten App PTS von Kistler eingesetzt. Diese Software erfasst, analysiert und visualisiert Daten aus Zerspanungsprozessen automatisch, liefert Trendanalysen und kommuniziert optional mit der Maschine. Hierdurch können umfassende Versuchsreihen in Forschung und Entwicklung auf einem neuen Level automatisiert und durch die Datenauswertung und -speicherung mit der App kann eine deutliche Effizienzsteigerung erreicht werden. (kmu) SMM

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