In der Studie wurde eine Methode zur zykluszeitbasierten, werkzeugspezifischen KSS-Bedarfsplanung direkt im CAM-System mit Ausgabe eines angepassten NC-Codes für Fräs- und Bohrprozesse entwickelt. Diese baute in der praktischen Ausführung auf die bestehende Technologie der adaptiven KSS-Zufuhr von DMG Mori auf. Das Projekt umfasste die KSS-Bedarfsmodellierung, die Integration in die CAM-Software Hypermill und die Validierung auf der Werkzeugmaschine DMU 40 eVo linear von DMG Mori (de.dmgmori.com).
Modellierung
Die Modellierung des KSS-Bedarfs basiert auf der Überlegung, dass mit steigendem Zeitspanvolumen typischerweise auch die Menge an Wärme und Spänen zunimmt, die aus der Kontaktzone abgeführt werden muss. Diese vereinfachende Annahme erlaubt eine werkzeugspezifisch skalierbare Berechnung des KSS-Bedarfs auf Basis allgemein verfügbarer CAM-Daten. Die Referenzdaten für das maximale Zeitspanvolumen pro Werkzeug stellte Kennametal bereit (www.kennametal.com). Druck, Volumenstrom und elektrische Leistungsaufnahme der KSS-Pumpe wurden aufgezeichnet und unterschiedliche Kennlinien erstellt.
Programmierung und Verifikation
Um die Anpassung des Volumenstroms entlang der Werkzeugbahn in der CAM-Software umzusetzen, kommt die Python-API (Programmierschnittstelle) von Hypermill zur Anwendung. In der Abtragssimulation des CAM-Systems werden für jede Bearbeitungszeile die Schnittparameter analysiert und daraus in Kombination mit den werkzeugspezifischen Metadaten das Zeitspanvolumen errechnet. Aus diesem wird in einem Modul des IFW (www.ifw.uni-hannover.de) der Volumenstrom abgeleitet.
Zur Validierung wurde ein Demonstrator mit typischen industriellen Operationen wie Fräsen, Bohren, Gewindeschneiden und Räumen auf einer DMG Mori DMU 40 eVo linear bearbeitet. Über den Frequenzumrichter erfolgt die Erfassung des Energieverbrauchs der Pumpe. Der Vergleich mit einer konventionellen Bearbeitung zeigte Einsparungen von rund 82 Prozent bei gleicher Qualität der Fertigungsergebnisse.
