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DER KONSTRUKTEUR 9/2018

DER KONSTRUKTEUR 9/2018

WERKZEUGMASCHINEN SINNE

WERKZEUGMASCHINEN SINNE FÜR DIE WERKZEUGMASCHINE SPECIAL Schneller, präziser, produktiver – das sind die wesentlichen Anforderungen bei der Entwicklung neuer Werkzeugmaschinen. Verbesserungen sind in vielen Fällen nur möglich, wenn ausgefeilte Sensorik zum Einsatz kommt. Konstrukteure bei Werkzeugmaschinenherstellern und deren Zulieferern profitieren davon, wenn sich die Sensoren möglichst einfach integrieren lassen. Sensoren fungieren im Maschinen- und Anlagenbau quasi als Sinnesorgane der Maschine. Die Steuerung kann die Informationen der Sensoren verarbeiten und damit die Aktoren entsprechend ansteuern. Dabei gilt natürlich, dass die Maschine insgesamt nur so genau arbeiten kann, wie die Sensoren messen. Autor: Dipl.-Ing.(FH) Christian Niederhofer, Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG, Ortenburg FERTIGUNG IN HÖCHSTER PRÄZISION In den vergangenen Jahren ist ein regelrechter Boom nach hochpräzisen Werkzeugmaschinen zu beobachten. Diese fertigen Werkstücke teilweise mit einer Genauigkeit, die häufig im Mikrometerbereich liegt. Um solche Genauigkeiten erreichen zu können, muss die Konstruktion der Werkzeugmaschine in vielen Bereichen optimiert sein. Eine der kritischen Komponenten ist dabei die Spindel. Hohe Drehzahlen und die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück können zu einer Erwärmung der Spindel führen, die sich in einer Längenänderung bemerkbar macht. Eine Flüssigkeitskühlung der Spindel kann diesen Effekt zwar begrenzen aber nicht komplett kompensieren. Zu dem Temperatureffekt können zusätzlich Längenänderungen kommen, die auf den hohen Zentrifugalkräften bei sehr schnell drehenden Spindeln beruhen. Um sehr hohe Genauigkeiten bei der Werkstückbearbeitung zu erreichen, muss die Längenänderung der Spindel durch einen Sensor erfasst werden. Die CNC-Steuerung kann dann aufgrund des Messwerts die Position des Werkzeugs nachregeln. Micro-Epsilon bietet für diese Anwendung das Messsystem SGS 4701 (Spindle Growth System) an, das das Unternehmen speziell für den Einsatz in Hochfrequenz-Spindeln entwickelt hat. Das System beruht auf induktiven Sensoren auf Wirbelstrombasis der Reihe „eddyNCDT“, die berührungslos und damit verschleißfrei messen. Das Messverfahren, das auf ferromagnetische und nichtferromagnetische Materialien abgestimmt werden kann, ist unempfindlich gegenüber Hitze, Staub oder Öl. 82 DER KONSTRUKTEUR 9/2018

01 Das System zur Messung der Längenausdehnung der Spindel, das auf Wirbelstromsensoren basiert, lässt sich aufgrund der Miniaturisierung perfekt integrieren 01 MASCHINE STOP! ENERGIE RAUS. 02 02 Diese Sensoren bestimmen die Position der Zugstange im Werkzeugspannsystem und überprüfen so die korrekte Werkzeugposition Die Bauform des Systems, das aus dem miniaturisierten Sensor, dem Sensorkabel und einem kompakten Controller besteht, ermöglicht es dem Konstrukteur, sämtliche Komponenten in die Spindel zu integrieren. Der Sensor wird in den meisten Anwendungen so in die Spindel eingebaut, dass er die Längenänderung auf dem Labyrinth-Ring der Spindel misst. Der Controller kann entweder über einen Flansch am Spindelgehäuse DIE SENSOREN LASSEN SICH DANK IHRER MINIATURISIERTEN BAUFORM OPTIMAL IN DIE MASCHINE INTEGRIEREN montiert oder ebenfalls direkt in die Spindel integriert werden. Das Sensorsystem misst zusammen mit der Längenausdehnung auch die Temperatur und gibt diese ebenfalls an die Steuerung aus. Die Auflösung der Längenmessung beträgt 0,5 µm, womit eine hochpräzise Fertigung ermöglicht wird. SCHUTZ VOR KOLLISIONEN Eine ebenfalls kritische Komponente einer Werkzeugmaschine ist das Werkzeugspannsystem. Moderne Bearbeitungszentren können in der Regel die Werkzeuge vollautomatisch wechseln und sorgen so für eine hohe Produktivität, die in vielen Fertigungsbetrieben benötigt wird. In einem Magazin sind die verschiedenen Werkzeuge jeweils in einem Werkzeughalter montiert. Beim Werkzeugwechsel entnimmt die Maschine automatisch den passenden Werkzeughalter und setzt ihn auf die Spindel, deren Spannsystem den Werkzeughalter verriegelt. Die einwandfreie Funktion des Spannsystems an der Spindel ist dabei extrem wichtig. Eine falsche Position des Werkzeugs kann FRIZLEN Bremswiderstände nehmen bei Maschinenstop zuverlässig höchste Energiemengen auf, auch bei Netzausfall. Leistungen von 10 Wbis 500 kW Bis IP67, mit UL /CE FRIZLEN Leistungswiderstände Belastbar Zuverlässig Made in Germany Tel. +49 7144 8100-0 www.frizlen.com