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Wir haben schon intelligente Werkzeuge,
die Ihnen
bis zu 40 Prozent
Kostenersparnis bringen.

Sensor Tool
nennt sich ein Werkzeugsystem, bei dem Beschädigungen direkt

an der Schneide
erkannt werden und dies direkt an die CNC weitergemeldet wird.
So lässt sich
vor allem in der Serienfertigung die Schneidplattenkante vollständig –
ohne
Sicherheitspuffer – ausnutzen.
Mit dem so genannten
Sensor-Tool-System hat Kyocera, speziell für die Serienfertigung
im Automotive-Bereich eine
intelligente Wendeschneidplatte zur Gussbearbeitung entwickelt.
Eine Anwendung ist die
Bearbeitung von Bremsscheiben. Hierbei erkennen integrierte
Sensoren eventuelle
Beschädigungen an der Platte, einen überhöhten Verschleiss und
sogar Mikrorisse.
Bis zu 40 Prozent beträgt Ihre Kostenersparnis.
Während bei herkömmlichen Schneiden die Kante nur bis zu 70% genutzt
wird und 30% als Sicherheitspuffer eingeplant werden, um den Prozess
sicher zu gestalten, ist dieser Schneidplattentyp sozusagen bis zu seinem
vollständigen Ende und damit bis zu 100% nutzbar. Das spart in der
Serienproduktion erheblich Geld. Ein Sensor-Tool-Schneid-Einsatz kostet
etwa 15% mehr als eine normale Siliziumnitrid-Wendeschneidplatte, kann
aber durch Prozessoptimierung eine Kostenersparnis von bis zu 40 Prozent
erzielen.
So funktioniert es.
Die Anordnung der Sensoren, also die Matrix, hängt vom
jeweiligen Bearbeitungsfall ab und wird deshalb kundenspezifisch
entwickelt. Registriert wird dabei nur wie bei einem Schalter der Zustand
1 oder eben 0.
Die Funktion kann dabei relativ einfach beschrieben
werden: Das Sensor-Tool-System besteht aus Siliziumnitrid für die
Gussbearbeitung. Siliziumnitrid ist elektrisch nicht leitend, was in
diesem Fall die unbedingte Voraussetzung ist, damit das System
funktioniert. Denn auf die Platte wird nach einem bestimmten Layout eine
elektrisch leitende Metallschicht aufgetragen. Die Beschichtung bildet an
jeder Ecke einen elektrischen Kreislauf. Sollte ein Bruch an einer der
Schneidkanten auftreten, der größer als die Beschichtungsbreite ist, wird
der Stromkreis unterbrochen. Über zwei Federkontakte am Plattenhalter wird
dieses Signal dann per Kabel zu einem induktiven Geber weitergeleitet, der
beispielsweise auf dem sich bewegenden Revolver montiert ist. Der
Empfänger auf der "festen Seite" leitet dies dann wiederum per Kabel zur
CNC weiter, deren Reaktion entsprechend programmiert wird. Im Vergleich zu
bisherigen unzuverlässigen Methoden wird dieses Verfahren der direkten
Erfassung des Zustandes von Kyocera als "hundertprozentig zuverlässig"
bezeichnet.
Wirtschaftliches Hartdrehen
Im Vergleich mit dem in diesem Bereich oft genutzten
CBN schneidet die Kyocera-Mischkeramik dank höherer Schnittgeschwindigkeit
sehr gut ab. Während etwa bei CBN mit einer Schnittgeschwindigkeit von 150
m/min gearbeitet wird, lassen sich laut Kyocera mit beschichteter Keramik
bis zu 400 m/min erzielen. Das bedeutet einen höheren Ausstoß pro Maschine
und eine Kostenersparnis pro Schneide. Darüber hinaus liegen die Kosten
bei diesem Schneidwerkstoff bis zu 80 Prozent niedriger als bei CBN.
Bei den Cermets gehört Kyocera zu den weltweit führend
Herstellern. Doch bisher werden in der Metall verarbeitenden Industrie
laut Einschätzung von Kyocera zurzeit nur etwa 6 Prozent Cermet-Werkzeuge
eingesetzt. Das Potential aber schätzt man auf 40 Prozent, weshalb in
diesem Bereich noch sehr gute Wachstumschancen gesehen werden.
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Die moderne Fertigung zur Herstellung von Werkstücken in mittleren Stückzahlen bis hin zu
Großserienteilen und Massenprodukten ist durch eine hohe Komplexität der Bearbeitungsvorgänge gekennzeichnet. Beispiele für komplexe
Fertigungslösungen finden sich in der Automobilindustrie, wie z.B. in der Motorenfertigung (Ventilteile, Zylinderköpfe, Kurbelgehäuse,
Kurbelwellen, Pleuel, Nockenwellen), im Maschinenbau (Wälzlagerfertigung, Normteilefertigung) sowie in einer Reihe weiterer
Industriezweige. Hinzu kommt die Verwendung von wertintensiven Werkstoffen mit besonderen Eigenschaften, wie
höhere Festigkeiten, verbunden mit geringerem Gewicht, oder Hochtemperaturbeständigkeit. Beispiele dafür sind der Einsatz von Titan-
und Nickelbasiswerkstoffen im Turbinenbau für die Luft- und Raumfahrt sowie zur Stromerzeugung. |

"Intelligentes" Werkzeug mit lithographisch aufgebrachten Leiterbahnstrukturen. |
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Derartige Werkstücke müssen über einen längeren Zeitraum mit gleichbleibender Qualität gefertigt werden.
Die notwendigen Fertigungsprozesse besitzen einen hohen Automatisierungsgrad einschließlich Verkettungseinrichtungen und CNC-Steuerung.
Daraus ergeben sich hohe Maschinenstundensätze. Manuelle Eingriffsmöglichkeiten durch das Bedienpersonal sind sehr eingeschränkt.
Störungen im Fertigungsablauf führen in kurzer Zeit zu außerordentlich hohen Folgekosten durch die Produktion von Ausschuss und
Einbuße von Produktionskapazität durch Stillstand oder mögliche Beschädigungen der Anlagen.
In diesen komplexen Arbeitsabläufen nimmt das Werkzeug eine Schlüsselrolle ein. Es stellt das Bindeglied zwischen dem Ergebnis des
Fertigungsprozesses, dem Werkstück, und den hochtechnisierten Fertigungsanlagen dar. Vom Werkzeug wird in erster Linie
Prozesssicherheit, gleichzeitig aber auch die Realisierung hochproduktiver Schnittwerte bei wirtschaftlichen Standzeiten verlangt. Ein
Weg zur Vermeidung werkzeugbedingter Prozessstörungen ist eine permanente Überwachung der Werkzeugschneide.
Bisher bekannte Werkzeugüberwachungen erfassen den aktuellen Schneidenzustand meist indirekt über Kraft-, Weg-, Strom- oder
Momentenerfassung, Messungen von Schwingungsemissionen sowie optischen und tastenden Methoden.
Die notwendigen Fertigungsprozesse besitzen einen hohen Automatisierungsgrad einschließlich Verkettungseinrichtungen und CNC-Steuerung.
Daraus ergeben sich hohe Maschinenstundensätze. Manuelle Eingriffsmöglichkeiten durch das Bedienpersonal sind sehr eingeschränkt.
Störungen im Fertigungsablauf führen in kurzer Zeit zu außerordentlich hohen Folgekosten durch die Produktion von Ausschuss und
Einbuße von Produktionskapazität durch Stillstand oder mögliche Beschädigungen der Anlagen.
In diesen komplexen Arbeitsabläufen nimmt das Werkzeug eine Schlüsselrolle ein. Es stellt das Bindeglied zwischen dem Ergebnis des
Fertigungsprozesses, dem Werkstück, und den hochtechnisierten Fertigungsanlagen dar. Vom Werkzeug wird in erster Linie
Prozesssicherheit, gleichzeitig aber auch die Realisierung hochproduktiver Schnittwerte bei wirtschaftlichen Standzeiten verlangt. Ein
Weg zur Vermeidung werkzeugbedingter Prozessstörungen ist eine permanente Überwachung der Werkzeugschneide.
Bisher bekannte Werkzeugüberwachungen erfassen den aktuellen Schneidenzustand meist indirekt über Kraft-, Weg-, Strom- oder
Momentenerfassung, Messungen von Schwingungsemissionen sowie optischen und tastenden Methoden.
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