Systemy pomiarowe do monitorowania narzędzi

Systemy do monitorowania narzędzi, maszyn i procesów obróbczych

Wysoka wydajność w połączeniu z niskimi kosztami produkcji i wysoką jakością detali to podstawowe warunki opłacalności, konkurencyjności i zrównoważonego rozwoju w branży obróbki skrawaniem. Wymagania dotyczące obróbki skrawaniem są niezwykle rygorystyczne w różnych sektorach przemysłu i mogą się znacznie różnić w zależności od procesu produkcyjnego lub detalu.

Wyzwania w mikroobróbce

Mikroobróbka na tokarkach typu szwajcarskiego wiąże się z najwyższymi wymaganiami precyzji w odniesieniu do przedmiotu obrabianego, maszyny i narzędzia. Podczas obróbki toczonych mikroelementów, takich jak elementy zegarków czy elementy medyczne, takie jak śruby kostne, nawet najmniejsze mikroodpryski o wielkości zaledwie kilku mikrometrów na krawędzi skrawającej narzędzia mogą powodować zwiększoną siłę skrawania i wibracje. To z kolei może prowadzić do niepożądanego przemieszczenia przedmiotu obrabianego, a także nierówności powierzchni przedmiotu obrabianego, a ostatecznie do wzrostu kosztów złomu.

Wyzwania podczas obróbki zgrubnej

Podczas obróbki zgrubnej przedmiotów o większych średnicach ryzyko przemieszczenia przedmiotu obrabianego jest znacznie zmniejszone, jednak siły skrawania są znacznie większe. W tym przypadku zużycie narzędzia decyduje o opłacalności. Ponownie, monitorowanie siły skrawania dostarcza istotnych informacji i identyfikuje trendy, które umożliwiają pośrednie monitorowanie odprowadzania wiórów i trwałości narzędzia, aby optymalnie wykorzystać jego żywotność.

Wykrywanie zużycia narzędzi i zapobieganie ich złamaniom

Ponieważ współczesne maszyny często pracują bezobsługowo i przez całą dobę, a na procesy obróbki wpływa wiele zmiennych, procesy te muszą być monitorowane w sposób ciągły. Monitorowanie siły skrawania ma tę zaletę, że odbywa się w miejscu działania, dzięki czemu anomalie zarówno po stronie narzędzia, jak i przedmiotu obrabianego są wyraźnie widoczne.

Monitorowanie procesów obróbki skrawaniemy, narzędzi skrawających i obrabiarek w sposób ciągły dostarcza cennych danych w czasie rzeczywistym i stanowi podstawę przewidywalnych, wydajnych i powtarzalnych procesów produkcyjnych. W idealnym przypadku monitoring ten pozwala użytkownikom na natychmiastową reakcję na odchylenia w procesie: wczesną identyfikację zużycia narzędzi i zapobieganie ich uszkodzeniom, aby całkowicie uniknąć czasochłonnych i kosztownych konsekwencji, takich jak nieplanowane przestoje maszyn, uszkodzenia maszyn, utrata jakości i braki..

Realizacja autonomicznych, wysoce precyzyjnych i konkurencyjnych procesów obróbki, charakteryzujących się maksymalną niezawodnością procesu i długą żywotnością narzędzi – zarówno na tokarkach typu szwajcarskiego, obrabiarkach jednofunkcyjnych, jak i centrach obróbczych CNC z głowicami rewolwerowymi.

Zalety systemów pomiarowych Kistler do monitorowania narzędzi, procesów i maszyn: większa opłacalność, zrównoważony rozwój i konkurencyjność

Lepsze wykorzystanie maszyn (wzrost całkowitej efektywności wyposażenia – OEE)
Optymalne wykorzystanie żywotności narzędzi (dzięki monitorowaniu ich stanu)
Wyższa jakość detali (dzięki optymalizacji parametrów skrawania)
Bardziej efektywna kontrola jakości (porównanie partii materiału, separacja braków podczas produkcji)
Wyższa produktywność

Mniejsze ilość nieoczekiwanych przestojów (dzięki zmniejszej liczbie uszkodzeń narzędzia)
Niższe koszty narzędzi
Zapobieganie uszkodzeniom wtórnym
Mniej braków i mniej poprawek
Oszczędność zasobów (np. czasu pracy, energii, materiałów)
Niskie koszty produkcji i jednostkowe

Dostarczamy dedykowane, łatwe w integracji systemy pomiarowe, które umożliwiają pozyskiwanie wiarygodnych danych procesowych w procesach obróbki skrawaniem. Systemy te stanowią podstawę monitorowania i optymalizacji procesów obróbki skrawaniem.

Nasze rozwiązanie do monitorowania narzędzi, procesów i maszyn

Jako eksperci z wieloletnim doświadczeniem w dziedzinie technologii pomiarów dynamicznych, oferujemy praktyczne, dopasowane do indywidualnych potrzeb i zrównoważone rozwiązania dla szerokiej gamy obrabiarek i zastosowań obróbkowych. Nasze systemy monitorowania narzędzi, procesów i maszyn wykorzystują wysoce czułe czujniki piezoelektryczne, które zintegrowane z narzędziem lub konstrukcją maszyny umożliwiają pomiar złożonych procesów obróbki w czasie rzeczywistym.

Skorzystaj z naszego szerokiego doświadczenia w zakresie aplikacji. Jesteśmy Twoim partnerem w zakresie obróbki skrawaniem – od modernizacji istniejących parków maszynowych, aż po wspólne opracowanie nowego systemu ze zintegrowaną technologią czujników. Odkryj rozwiązania Kistlera dostosowane do konkretnych zastosowań w przemyśle.

Systemy do monitorowania narzędzi w mikroobróbce na automatach tokarskich typu szwajcarskiego

Wykrywanie zużycia narzędzi, zapobieganie ich złamaniom

Zintegrowanie niezwykle czułych piezoelektrycznych czujników siły bezpośrednio w uchwycie narzędzia tokarek typu szwajcarskiego do mikroobróbki – blisko krawędzi skrawającej narzędzia, gdzie działająca siła jest największa – pozwala na precyzyjny, wysokorozdzielczy pośredni pomiar sił skrawania w całym procesie obróbki, od obróbki zgrubnej aż po wykańczającą.

Nasze rozwiązanie do mikroobróbki, dostosowane do konkretnych zastosowań, opiera się na „jednostce liniowej” systemu szybkiej wymiany narzędzi Piezo Tool System (PTS linear), opracowanego we współpracy z firmą Paul Horn GmbH. Przemyślane rozmieszczenie czujników między interfejsem maszyny a płytą bazową pozwala zachować zalety szybkiej wymiany narzędzi. Jednocześnie czujniki mogą monitorować różnorodne uchwyty narzędziowe.

Pomiar siły skrawania w czasie rzeczywistym ekstremalnie małych sił skrawania w mikroobróbce generuje krytyczne dane o wysokiej rozdzielczości. Umożliwia to wychwycenie nawet najmniejszych wahań siły skrawania i drgań, które mogą wskazywać na odchylenia w procesie obróbki wynikające ze zużycia narzędzia. Pomiar siły skrawania za pomocą PTS pozwala operatorom maszyn na interwencję w odpowiednim czasie (zatrzymanie maszyny), zanim dojdzie do uszkodzenia w wyniku zużycia lub pęknięcia narzędzia.

Zalety monitorowania procesów i narzędzi w mikroobróbce

Systemy monitorowania narzędzi w centrach obróbczych CNC z głowicami rewolwerowymi

Wykrywanie zużycia narzędzi, zapobieganie ich uszkodzeniom

Nasze rozwiązanie do monitorowania narzędzi w wysoce zautomatyzowanych tokarkach CNC lub tokarkach wielowrzecionowych z obrotowymi systemami narzędziowymi, dostosowane do konkretnych zastosowań, opiera się na uchwytach narzędziowych Piezo Tool System (PTS) opracowanych przez Paul Horn GmbH i wyposażonych w zintegrowany piezoelektryczny czujnik siły Kistler. W systemach obrotowych telemetryczny system pomiarowy (TMS) przesyła sygnały z obracającego się elementu maszyny.

Szeroka gama systemów uchwytów narzędziowych PTS do różnorodnych zastosowań tokarskich umożliwia pomiar sił skrawania i wykrywanie najmniejszych wahań siły, które mogą wskazywać na odchylenia w procesie obróbki wynikające ze zużycia narzędzia. Pomiar siły skrawania w czasie rzeczywistym za pomocą systemu PTS umożliwia interwencję (zatrzymanie maszyny) w trwających procesach toczenia na centrach obróbczych CNC z odpowiednim wyprzedzeniem, zanim dojdzie do uszkodzenia w wyniku zużycia lub pęknięcia narzędzia – od obróbki zgrubnej po wykańczającą.

Zalety monitorowania procesu i monitorowania narzędzi w centrach obróbczych CNC z głowicami rewolwyrowymi:

Systemy do monitorowania narzędzi podczas obróbki zgrubnej na maszynach CNC z głowicami rewolwerowymi

Wykrywanie zużycia narzędzi, zapobieganie ich uszkodzeniom

Wymiana narzędzi podczas obróbki zgrubnej detali na maszynach CNC z głowicami rewolwerowymi to szybki proces, który wiąże się z dużymi siłami skrawania. Zużycie narzędzi jest znaczne i zwiększa ryzyko ich pęknięcia. Nadmierne siły skrawania uszkadzają materiał i mogą prowadzić do odkształceń termicznych, pęknięć i chropowatości powierzchni, co z kolei może prowadzić do uszkodzenia narzędzi i konieczności ich ponownej obróbki. Ponownie, monitorowanie sił skrawania jest metodą z wyboru, pozwalającą kontrolować szybkie zużycie narzędzi i zapobiegać ich pękaniu.

Ekonomiczne rozwiązanie firmy Kistler:

W tym celu zintegrowaliśmy piezoelektryczny czujnik siły bezpośrednio pod ryglem, który mocuje obudowę głowicy rewolwerowej na zamku, aby mierzyć moment przenoszony na rygiel przez siły skrawające. System ten jest szczególnie odpowiedni do obróbki zgrubnej, gdzie siły skrawania są na tyle duże, że mogą być przenoszone wewnątrz konstrukcji maszyny i mierzone relatywnie przez czujnik. Dokładność tego rodzaju pomiaru zależy głównie od sztywności konstrukcji i wielkości sił skrawających. Dzięki wysoce czułej technologii piezoelektrycznej możliwe jest rejestrowanie nawet najmniejszych zmian w procesie.

Zalety monitorowania procesu i monitorowania narzędzi w centrach obróbczych CNC z głowicami rewolwerowymi dzięki wbudowaniu piezoelektrycznych czujników siły:

Redukcja kosztów narzędzi dzięki zoptymalizowaniu ich żywotności
Mniej odpadów i wyższa, bardziej jednolita jakość obrabianych elementów
Minimalizacja przestojów maszyn

Systemy do monitorowania maszyn i narzędzi w maszynach jednofunkcyjnych do toczenia, wiercenia i frezowania

Wykrywanie zużycia narzędzi, zapobieganie ich uszkodzeniom

Jedną z metod monitorowania stanu narzędzia w maszynach jednozadaniowych jest integracja piezoelektrycznych czujników tensometrycznych i czujników siły z konstrukcją maszyny. Siły skrawania powodują naprężenia w konstrukcji maszyny. W zależności od pozycjonowania i sposobu, w jaki siły działające na punkt obróbki są przenoszone na konstrukcję maszyny, naprężenia te można bardzo dokładnie monitorować w ujęciu względnym poprzez wysoce dynamiczny pomiar za pomocą czujników piezoelektrycznych. Wzrost sił skrawania powoduje większe naprężenia w konstrukcji maszyny. To z kolei pozwala na wyciąganie wniosków na temat stopnia zużycia narzędzia lub anomalii w procesie obróbki. System można łatwo zmodernizować w istniejących systemach.

Zalety monitorowania maszyn i narzędzi w maszynach jednofunkcyjnych poprzez integrację czujników odkształcenia i siły:

Wydłużenie żywotności narzędzi
Minimalizacja przestojów maszyn
Zatrzymanie maszyny w przypadku odchyleń od procesu
Porównanie i monitorowanie partii materiałów
Oddzielanie potencjalnie wadliwych produktów

Technologia pomiarowa do monitorowania narzędzi i procesów dla producentów obrabiarek – współpraca partnerska z firmą Kistler

Wykrywanie zużycia narzędzi, zapobieganie ich uszkodzeniom dzięki zintegrowanym, fabrycznym rozwiązaniom pomiarowym – wartość dodana dla klientów końcowych

W przypadku zakupu nowej obrabiarki dla klienta końcowego, idealnym rozwiązaniem do monitorowania procesu obróbki i samych narzędzi jest często w pełni zintegrowane rozwiązanie do monitorowania, które nie wymaga dodatkowych prac instalacyjnych i wyświetla dane pomiarowe bezpośrednio w sterowniku maszyny. Wielu producentów obrabiarek oferuje już podobne rozwiązania, które zazwyczaj monitorują procesy obróbki poprzez aktywny monitoring prądu wrzecion obrabiarki.

Tego rodzaju systemy są wystarczające dla szerokiego spektrum zastosowań. Jednak w przypadku elementów o bardzo małych średnicach, a tym samym najmniejszych zakresach pomiaru siły, rozwiązania te często osiągają swoje ograniczenia technologiczne. Jako ekspert w dziedzinie rozwoju i technologii, właśnie tutaj wkraczamy do akcji: oferując piezoelektryczne rozwiązania pomiarowe dla obrabiarek – od wczesnego etapu opracowywania koncepcji, poprzez testowanie prototypów, aż po wprowadzenie produktu na rynek.

Zalety współpracy w zakresie opracowywania rozwiązań monitorujących w obrabiarkach:

Skorzystaj z wiedzy specjalistycznej i podstawowych kompetencji firmy Kistler w dziedzinie piezoelektrycznej technologii pomiarowej.
Skorzystaj z szerokiej gamy czujników, wzmacniaczy oraz gotowych rozwiązań integracji z maszynami.