Die Anforderungen an moderne Werkzeugmaschinen (WZM) steigen. Im Fokus stehen die Oberflächengüte der Werkstücke, aber auch hohe Standzeiten der Werkzeuge und Drehzahlen der Maschinenspindel. Deshalb gilt es bei der Konstruktion und beim Betrieb von Maschinen die Einzugskräfte für spezifische Anwendungen sorgfältig zu bestimmen und zu kontrollieren, denn für einen sicheren Maschinenbetrieb und präzise Ergebnisse muss die Maschinenspindel die Werkzeuge mit einer definierten Kraft spannen und halten. Bei nachlassender Einzugskraft steigt das Risiko, dass die Werkzeuge nicht mehr ‚rundlaufen‘. Dies zeigt sich beispielsweise mit unerwünschten Vibrationen oder in einer nachlassenden Oberflächenqualität der Werkstücke.
Schäden im Voraus vermeiden
Die spezifizierte Einzugskraft von WZM kann je nach Hersteller und Typenmodell unterschiedlich sein. „Bei einer Maschinen mit einer HSK-A63 Spindel sollte beispielsweise je nach Maschine und Herstellerempfehlung eine Spannkraft von mindestens 20kN erreicht werden. Fällt der Wert in diesem Fall signifikant ab, beispielsweise auf 15, besteht sofortiger Handlungsbedarf. Dann muss der Servicetechniker gerufen werden, um das weitere Vorgehen zu klären“, erläutert Kurt Bening, Leiter der Anwendungstechnik und Smart Factory Services bei Kelch.
Kritisch dabei ist: Bleibt die mangelnde Einzugskraft unerkannt, können Werkzeuge während der Bearbeitung aus der Maschine fliegen und zur Gefahr für Mensch, Maschine und Material werden.
Fit für die Smart Factory
Kelch mit Sitz in Weinstadt verfügt über jahrzehntelange Erfahrung bei der Messung von Einzugskräften. Bereits vor über 30 Jahren meldete der Hersteller aus Baden-Württemberg das erste Safecontrol-System zum Patent an. Die aktuelle Version ist in jeder Hinsicht auf den heutigen Bedarf in der zerspanenden Fertigung ausgerichtet – von der Integration direkt am Messort bis hin zu vielen nützlichen Features für die vernetzte Produktion.
„Safecontrol 4.0 ist fit für die Smart Factory und leistet einen wertvollen Beitrag zur Qualitätssicherung, Prozess- und Arbeitssicherheit in der Fertigung. Gleichzeitig lässt sich mit dem Messsystem die Effizienz und Produktivität verbessern“, erklärt Viktor Grauer, stellvertretender Geschäftsführer und Leiter des Innovationsmanagements bei Kelch. Safecontrol 4.0 erlaubt Maschinenherstellern eine rasche, störungsfreie und zuverlässige Messung unmittelbar nach dem Spannvorgang in der Maschinenspindel. Stellen Anwenderbetriebe nach längerem Einsatz fest, dass die Einzugskraft der Maschinenspindel nachlässt, können sie präventiv den Maschinenhersteller kontaktieren und somit rechtzeitig drohenden Schäden vorbeugen.
Messungen im Millivolt-Bereich
Die Funktion des Kraftmessstabs basiert auf dem Prinzip der Dehnungsmessstreifen: Sie sind auf dem Kraftmessstab appliziert und reagieren auf Dehnung sowie Stauchung mit einer Veränderung des elektrischen Widerstands. Dieser Widerstand und seine Veränderungen werden gemessen. Da die Dehnung und Stauchung des Materials in aller Regel nur gering sind, bewegen sich die elektrischen Signale im Millivolt-Bereich. In der Auswertung bildet die integrierte smarte Elektronik prozesssicher sowie mit konstant hoher Absolut- und Wiederholgenauigkeit den entsprechenden Messbereich ab.
Der Kraftmessstab deckt einen Messbereich von 2 bis 100kN ab und weist dabei eine Messabweichung von lediglich 0,2 Prozent des Messbereich-Endwerts auf. Das macht das Safecontrol 4.0 zu einem weltweit einzigartigen System. Andere Hersteller führen für diesen umfassenden Bereich bis zu vier verschiedene Basisgeräte im Portfolio.
