Alles im Blick
Online-Prozessüberwachung in Werkzeugmaschinen
3plusplus hat zusammen mit dem IWF der TU Berlin Messdaten und Echtzeitdaten für die Prozessüberwachung einer Werkzeugmaschine genutzt, um den fortschreitenden Verschleiß an der Schneidkante eines Werkzeugs sowie den Flächenverschleiß zu untersuchen.
Bild 2 | Die 3plusplus-Software ermöglicht die Messung der Rauheit (1), des Sensorsignals (2) sowie der Rautiefe.
Bild 2 | Die 3plusplus-Software ermöglicht die Messung der Rauheit (1), des Sensorsignals (2) sowie der Rautiefe.Bild: 3plusplus GmbH

Durch Integration eines laserbasierten Messsystems in den Drehprozess werden prozessparallel Bauteilkennwerte extrahiert: Die Rauheitskennwerte der Oberfläche des aktuell gefertigten Bauteils und geometrische Merkmale wie Wellendurchmesser, Radien und Fasen. Basierend auf dieser Online-Profillasermessung wurde eine Prozessregelung der Bauteilrauheit entwickelt, die eine höhere Präzision und Effizienz der Werkzeugmaschinen ermöglicht, was Fertigungskosten und -abweichungen signifikant senken. Die prozesssichere Gewährleistung von Qualitätsmerkmalen durch Kompensation von Störgrößen auch bei verschlissenen Werkzeugen macht einen vorzeitigen Werkzeugwechsel hinfällig. Außerdem ist die Online-Überwachung auch ohne Vorkenntnisse möglich und macht das nachträgliche Prüfen der Werkstücke für eine Vielzahl von Qualitätsmerkmalen überflüssig.

Integration des Profilsensors

Neben Gewährleistung einer prozesssicheren Messung, war der Anspruch an die Installation des Profilsensors die Realisierung einer Plug&Play-Lösung. Der Sensor muss so ausgerichtet sein, dass sowohl die Werkzeuggeometrie anhand der abgeformten Werkzeugschneide als auch die resultierende Bauteilrauheit vermessen werden können, ohne dass er den Produktionsprozess, beispielsweise durch Kollision, beeinflusst oder gar zum Stillstand bringt. Die Vorrichtung zur Befestigung des Sensors wurde am Werkzeugrevolver angebracht. Ein CAD-3D-Modell kam zum Einsatz, um die kollisionsfreien Verfahrwege zu ermitteln und um sicherzustellen, dass der Messbereich des Profilsensors beim Fertigen nicht verlassen wird. Ein Nachteil der Befestigung am Werkzeugrevolver ist die fehlende y-Achse. Ohne aktorbasierte Kinematik ist keine präzise, wiederholgenaue Positionierung des Sensors möglich. Daher wurde eine softwareseitige Kalibrierung des Messsystems entwickelt, die außerdem die Variation des radialen Auftreffwinkels des Laserstrahls durch inkrementelle Abnahme des Wellendurchmessers beim Fertigen kompensiert.

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