Digital unterstützter Zerspanungsprozess

Andrea Gillhuber,

Weniger Ausschuss durch digitale Unterstützung

Bearbeitungsfehler beim Innendrehen können schnell zu minderer Qualität oder gar Auschuss führen. In die Bohrstange eingebettete Vibrations- und Kraftsensoren helfen in Verbindung mit digitalem Support, Informationen aus dem Bearbeitungsprozess zu erfassen und Prozessanomalien zu identifizieren. 

In Zusammenarbeit mit Anwendern hat Sandvik Coromant die Bohrstangen Silent Tools Plus entwickelt, mit denen die Innendrehbearbeitung hochwertiger Bauteile beschleunigt werden kann. © Sandvik Coromant

Bei der Herstellung von großen und teuren Bauteilen, wie sie beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt- oder in der Öl- und Gasindustrie zum Einsatz kommen, verlangsamen Fertigungsunternehmen häufig die Innendrehprozesse, um die zu bearbeitenden Komponenten zu schützen – denn Bearbeitungsfehler können hier sehr kostspielig sein. Eine Möglichkeit, sowohl die Bearbeitung zu beschleunigen als auch Ausschuss zu vermeiden, besteht darin, regelmäßig zu überprüfen, was innerhalb der Werkzeugmaschine abläuft. So kann das Wissen darüber, was beim Innendrehen im Bauteil passiert, insbesondere bei der Bearbeitung langer, schlanker Bauteile zu erheblichen Effizienzsteigerungen und verringertem Ausschuss führen. In Zusammenarbeit mit Anwendern weltweit hat Sandvik Coromant die Bohrstangen Silent Tools Plus entwickelt, womit die Innendrehbearbeitung hochwertiger Bauteile beschleunigt werden kann. Möglich wird dies, weil mittels der integrierten Sensorik Prozessanomalien, sprich: Abweichungen von den festgelegten Bearbeitungsparametern, identifiziert und dem Bediener sichtbar gemacht werden können.

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Während die Silent-Tools-Technologie etwa 50 Jahre alt ist, beruht die jetzige Innovation auf einer neuen Entwicklung, die unter anderem in die Bohrstange eingebettete Vibrations- und Kraftsensoren umfasst. Dieser technologische Fortschritt ermöglicht es, genaue Informationen aus dem Bearbeitungsprozess zu erfassen und in Echtzeit über leicht verständliche und intuitive Dashboards zu veranschaulichen. Bediener erfahren so, was im Inneren des Bauteils, an dem hinter den geschlossenen Türen der Werkzeugmaschine gearbeitet wird, abläuft.

Bearbeitungseffizienz und Entscheidungsfindung verbessern

Die schwingungsgedämpften Bohrstangen verfügen über Konnektivität, die Informationen wie „In-Cut“-Anzeige, Vibrationen, Abdrängung der Schneide oder die Temperatur innerhalb des Dämpfungssystems liefert. Mithilfe solcher Daten kann die Prozesssicherheit und die Bearbeitungseffizienz optimiert sowie Schäden an Maschine und Bauteil, einschließlich Oberflächenbeschädigungen, vermieden werden. Die Folge sind weniger Stillstandzeiten durch Werkzeugbruch und die Möglichkeit, teure Materialien und komplexe Bauteile mit höheren Schnittgeschwindigkeiten zu bearbeiten.

Durch die auf einem Dashboard angezeigten Daten erhält der Bediener ein unmittelbares Bild vom Bearbeitungsprozess und eine konkrete Vorstellung vom Fortschritt. Weicht die Bearbeitung von den festgelegten Parameter ab, beispielsweise in Form von übermäßigen Rütteln oder erhöhten Schwingungen, wird der Bediener unmittelbar via Dashboard informiert. Auf diese Weise kann er sofort reagieren und entsprechende Maßnahmen ergreifen, um den Bearbeitungsprozess zu stoppen oder anzupassen und damit Schäden am Bauteil und der Maschine vermeiden.

Um die Entscheidungsfindung an der Maschinentür noch weiter zu verbessern, enthalten die Daten zudem eine Chronik des laufenden Zerspanungsprozesses. Dies ist besonders wichtig für Fertigungsunternehmen, die Projekte für anspruchsvolle Branchen wie die Luft- und Raumfahrt- oder die Öl und Gasindustrie realisieren.

Prozesssicherheit und Maschinenauslastung steigern

Das Ziel, den Bearbeitungsprozess deutlich sicherer zu machen und die Ausschussquote auf ein Minimum zu reduzieren, ist vor allem wichtig, wenn die zu bearbeitenden Bauteile materialseitig extrem teuer sind beziehungsweise gegen Ende der Prozesskette bereits eine hohe Wertschöpfung erbracht wurde. Wenn beispielsweise bei Flugzeugfahrwerken oder Unterwasserkomponenten durch digitale Technologien verhindert werden kann, dass die hochwertigen Bauteile verschrottet oder nachbearbeitet werden müssen, amortisiert sich die Investition bereits nach kurzer Zeit.

Eine bessere Auslastung kann unter anderem dadurch erreicht werden, dass „Luftschnitte“ eliminiert werden können, weil jederzeit sichtbar ist, ob sich die Schneide im Eingriff befindet. Auch Schnellwechselvorrichtungen zwischen Adapter und Schneidkopf können durch einfaches Handling und präzise Wechsel dazu beitragen.

Die schwingungsgedämpften Bohrstangen verfügen über Bluetooth-Konnektivität, die Informationen wie Vibrationswerte oder die Temperatur innerhalb des Dämpfungssystems liefert. © Sandvik Coromant

Da sich die Mittenhöhe der Wendeschneidplatte über das Display justieren lässt, können Bediener vor Bearbeitungsbeginn die richtige Position einstellen. Das Ergebnis ist eine verbesserte Prozessperformance und längere Standzeiten sowie reduzierte Rüstzeiten. Weil die bereitgestellten Daten außerdem weitere wesentliche Aspekte wie die Oberflächengüte abdecken, kann der Bediener die Einstellungen zum Zweck einer Optimierung der Bearbeitungsparameter anpassen.

Standardmäßig werden Vibrationen, Oberflächenrauheit, „In-Cut“-Daten (geben an, ob sich die Schneide im Eingriff befindet oder nicht), Temperatur und die Einstellung der Mittenhöhe angezeigt. Die anwendungsspezifischen Silent-Tools-Plus-Lösungen bieten darüber hinaus Informationen zu Schnittdruck und Abdrängung. Das Standardangebot ist für Bohrstangendurchmesser von 60, 80 oder 100 mm und Überhange bis 10 × Bohrstangendurchmesser geeignet. Maßgefertigte Lösungen sind für Bohrstangendurchmesser von über 100 mm verfügbar und können bis zu einem Überhang von fast 18 × Bohrstangendurchmesser eingesetzt werden.

Die Silent-Tools-Plus-Lösungen agieren während der Innendrehbearbeitung im Wesentlichen wie Augen und Ohren im Inneren des Bauteils – sprich: dort, wo das Werkzeug eigentlich für niemanden sichtbar ist. Somit weiß der Bediener genau, was während der Zerspanung innerhalb des Bauteils geschieht – vor allem, ob es verglichen mit den festgelegten Parametern zu Störungen kommt. Auf Grundlage aktueller Prozessdaten kann er Entscheidungen treffen und so die Bearbeitungssicherheit und Produktivität erhöhen. Die sich hieraus ergebende Möglichkeit, nämlich die Beschleunigung des Bearbeitungsprozesses, bringt Vorteile für Fertigungsunternehmen, die hinsichtlich Kosten, Verzögerungen und erhöhter Kundenzufriedenheit den Ausschuss minimieren müssen.

Übergang zum digitalen Weg

Die Bohrstangen gehören zum Produktbereich CoroPlus. Die vernetzten, für Industrie 4.0 bereiten Lösungen ermöglichen den Übergang zu digital unterstützten Zerspanungsprozessen und wurden mit dem Ziel entwickelt, Fertigungsunternehmen entlang ihres digitalen Weges zu unterstützen.

Jens Nannen, Sales Director Digital Machining Central Europe bei Sandvik Coromant / ag

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