Nutstoßen und Werkzeugüberwachung in Echtzeit

Werkzeugüberwachung in Echtzeit und Nutstoßen von Inenvierkante: Die Paul Horn Werkzeug Hartmetall-Werkzeugfabrik präsentiert im Herbst gleich zwei Neuheiten fürs Drehen. So hat Horn in enger Zusammenarbeit mit der Kistler Gruppe die weltweit einzigartige Lösung zur Echtzeit-Werkzeugüberwachung von Drehbearbeitungen weiterentwickelt.

Kistler ist Spezialist für dynamische Messtechnik zur Erfassung von Druck, Kraft, Drehmoment und Beschleunigung. Das Piezo Tool System (PTS) besteht aus einem Kraftsensor, welcher in das Drehwerkzeug präzise eingebaut wird und Aufschluss über den Zustand des Werkzeuges während der Bearbeitung gibt. Es erlaubt die Messung von Kräften ab wenigen Newton. Die Abtastrate liegt standardmäßig bei 10.000 Hz. Dies bietet die Möglichkeit, auch kleinste Zerspankräfte zu messen. Der Maschinenbediener kann so fehlerhafte Materialien und Schneidstoffe oder auch einen Werkzeugbruch sofort erkennen. Die Folge ist ein minimaler Ausschuss bei hoher Qualität. Des Weiteren kann der Anwender die Standzeit der eingesetzten Werkzeuge gezielt ausfahren. Horn bietet die sensorüberwachten Werkzeughalter als Quadratschaft-Drehhalter, als Lineareinheit für Citizen-Langdrehmaschinen und als einen Grundhalter für Index-Mehrspindler sowie für das Werkzeugsystem Supermini an. Weitere Schnittstellen für andere Maschinenhersteller sind in der Entwicklung.

Das PTS-System eignet sich besonders für den Einsatz bei Drehbearbeitungen. Hier sind alternative Messmethoden wie die Überwachung der Antriebsleistung des Hauptspindelmotors aufgrund der geringen Abweichungen unergiebig. Auch eine Messung des Körperschalls liefert bei kleinen Werkstücken keine konstant zufriedenstellenden Ergebnisse. Ein visuelles Überwachen scheidet aufgrund des Einsatzes von Kühlschmierstoffen sowie den hohen Rotationsdrehzahlen beim Bearbeitungsprozess ebenfalls aus. Die PTS-Lösung ist kompatibel mit ausgewählten Standard-Drehhaltern von Horn. Sie erfordert keinen Eingriff in die CNC-Steuerung. Der Einsatz erfolgt maschinenunabhängig und benötigt nur einen geringen Platzbedarf in der Maschine. Die Folgen des Einsatzes des PTS sind eine Reduzierung der Produktionskosten sowie eine Erhöhung der Fertigungskapazitäten.

Das Umrüsten von Standardhaltern auf die PTS-Halter für die Werkzeugüberwachung geschieht problemlos und ohne weitere Umbauten an der Maschine. Trotz der verbauten Messtechnik bieten die Werkzeugträger eine hohe Stabilität. Die PTS-Lineareinheit ist im Einsatz nicht von der Standardlineareinheit zu unterscheiden. Es können alle Standardwerkzeuge verbaut werden. Der Werkzeugwechsel und die Verstellung sind entsprechend identisch zu einer Standardlineareinheit. Der Standardgrundhalter 968 für Index-Mehrspindler ist ebenfalls eins zu eins mit dem PTS-Grundhalter 968 austauschbar. Das Haltersystem erlaubt den Einsatz aller Horn-Spannkassetten Typ 842. Der Werkzeugwechsel, der Kassettenwechsel und die Spitzenhöheneinstellung sind identisch zum Standardwerkzeug.

Die Paul Horn GmbH in Tübingen erweitert das Nutstoßportfolio um Werkzeuggeometrien zum Stoßen von Innenvierkante. Je nach Schlüsselweite des zu fertigenden Innenvierkants kann der Anwender zwischen den Systemen N105, N110 und N177 die passende Werkzeuggröße wählen. Die Systeme N105 und N110 eignen sich für Schlüsselweiten von 4 mm bis 13 mm. Für Schlüsselweiten von 13 mm bis 22 mm kommt das System N117 zum Einsatz.

Eine Weiterentwicklung des Portfolios zeigte Horn bereits im Jahr 2019 mit den innengekühlten Werkzeugträgern. Die neuen Werkzeugträger bieten KSS-Austritte durch die Unterstützung und seitlich der Unterstützung des Plattensitzes für die optimierte Kühlung beim Nutstoßen. Des Weiteren wurden auch die Geometrien für den Einsatz in Stoßaggregaten und für das Revolverstoßen angepasst. Die gezielte Kühlung bewirkt einen reduzierten Werkzeugverschleiß. Dies hat eine Erhöhung der Standzeit und eine verbesserte Oberflächengüte am Werkstück zur Folge. Durch die innere Kühlmittelzufuhr ist die Kühlung der Kontaktzone auch bei tiefen Nuten sichergestellt. Darüber hinaus verbessert sich durch die höhere Spülwirkung die Spanabfuhr und vermindert die Gefahr eines Spänestaus.

Das Nutstoßen auf CNC-Maschinen bietet dem Anwender einige Vorteile. Die Nuten an einem Werkstück können in einer Aufspannung gefertigt werden, ohne es umspannen zu müssen. Verzahnungen, Mitnehmernuten, Vierkante, gedrallte Nuten sowie bogenförmige Nuten: Jegliche Geometrien sind durch das Fertigungsverfahren des Nutstoßens herstellbar. Es bietet im Gegensatz zum konventionellen Räumen eine kostengünstige Alternative, da es auf nahezu jeder CNC-Drehmaschine zum Einsatz kommen kann.

cd