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Fusion komplexer Sensoren

Sensoren für die digitale Produktion von morgen - Teil 4/7

In der Zerspanung stellt die Temperatur in der Schneidzone eine zentrale Größe dar, die einen direkten Einfluss auf den Werkzeugverschleiß sowie die Produktqualität nimmt. Prozesseingangsgrößen wie der zu zerspanende Werkstoff, der Schneidstoff oder Prozessparameter wie z.B. Schneidengeometrie, Vorschübe und Schnittgeschwindigkeiten beeinflussen zudem die Temperatur in der Zerspanzone maßgeblich.

Bild: National Instruments Germany GmbHBild: National Instruments Germany GmbH

Grundsätzlich sind die Temperaturen bei niedriger Produktivität, d.h.

Bild: Werkzeugmaschinenlabor der RWTH AachenBild: Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen
Bild 1: Infrarotkameraaufnahme und Darstellung der Messobjekte

geringen Materialabtragsraten nicht sehr hoch und die Qualität der erzeugten Oberflächen ist nicht gefährdet. Auf dem Weg in Bereiche höherer Produktivität steigt aber die Temperatur in der Zerspanzone und das Risiko einer thermischen Gefügeschädigung des Werkstücks sowie der Werkzeugverschleiß nehmen zu. Je nach Optimierungsziel kann ein ideales Fenster, in dem der Prozess geführt werden soll, bei unterschiedlichen Schnittzonentemperaturbereichen liegen. Eine Messung der Schneidzonentemperatur im industriellen Prozess ist aber nicht ohne Weiteres möglich. Die Gründe hierfür liegen in der begrenzten Zugänglichkeit der Zerspanzone und der bisher erforderlichen Präparation der Werkstücke, die zwangsläufig mit einer Zerstörung der Komponenten einhergeht. Aus diesem Grund müssen Temperaturen im Versuch gemessen werden und später mit Hilfe eines Prozessmodells über andere, messbare Größen ermittelt werden. Im Räumprozess eignet sich hierzu besonders die Kraftmessung an der Werkzeugschneide. Die am Werkzeug wirkenden Kräfte enthalten die Information über die gesamte mechanische Energie, die im Prozess in Wärme gewandelt werden kann.

National Instruments Germany GmbH

Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 1+2 2015 - 29.01.15.
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