Predictive Maintenance Angst vor Werkzeugbruch? Nicht beim Einsatz von Überwachungssensoren

Im Akkord drehen sich Bohrer in Metallrohlinge, ein Werkstück nach dem anderen verlässt die Fertigung. Damit das so bleibt, hilft ein Werkzeugüberwachungssystem. Dieses misst Wirkleistung, Kraft oder Körperschall während der Zerspanung und ermöglicht so eine vorausschauende Wartung.

Ein Bohrer bricht bei der Bearbeitung eines Werkstücks, die Werkzeugmaschine stoppt, die Produktionsanlage steht still, bis der einzelne Bohrer getauscht ist – ein Szenario, das Firmen in der Metallzerspanung unbedingt vermeiden möchten. Denn jeder Maschinenstillstand kostet Zeit und Geld, da in der Serien- und Massenteilfertigung in sehr hoher Stückzahl produziert wird und die Lieferfristen für die gefertigten Produkte eingehalten werden müssen. Schließlich sind die Werkstücke der zerspanenden Industrie Teile weit größerer Produkte bzw. Fertigungen – man denke zum Beispiel an die Automobilindustrie. Ihre Anlagen möglichst reibungslos und fehlerfrei laufen zu lassen, hat deshalb höchste Priorität. Eine vorausschauende Wartung – Predictive Maintenance – hilft, rechtzeitig Maßnahmen vor einem möglichen Ausfall zu planen bzw. durchzuführen. So sagt beispielsweise ein Werkzeugüberwachungssystem mittels unterschiedlicher Messtechniken genau voraus, wie hoch der Werkzeugverschleiß ist oder wann mit einer Materialermüdung der Schneiden zu rechnen ist. Um solch exakte Vorhersagen treffen zu können, werden in den Produktionsanlagen und Werkzeugmaschinen an unterschiedlichen Stellen Sensoren eingesetzt, die entweder die Wirkleistung, die Kraft oder den Körperschall während der Zerspanung messen. Werden die ermittelten Werte anschließend in Relation zu vordefinierten Toleranzbereichen gesetzt, erkennen die Betreiber, ob die Werkzeuge effizient arbeiten oder ob Handlungsbedarf für einen Werkzeugwechsel oder mögliche Wartungsmaßnahmen an den Spindellagerungen und Vorschubantrieben erforderlich sind.

Toleranzbereich für Messtechnik-Einsatz festlegen

Bevor Messwerte verglichen werden können, gilt es zunächst die notwendigen Referenzwerte zu ermitteln. In der Einlernphase lernt das Überwachungssystem, wie die Maschine und ihre einzelnen Werkzeuge unter realen Bedingungen arbeiten. Hierzu werden im besten Fall neue oder neuwertige Werkzeuge verwendet. Auf der Basis dieser eingelernten Referenzwerte werden die Grenzwerte berechnet. Dadurch entsteht ein Toleranzband zwischen Messkurve und der Grenze, bei der die Maschine stoppen soll. Wenn Erfahrungswerte der Anwender nun zusätzlich in der Berechnung mit einfließen, können die Grenzwerte sehr fein eingestellt werden, um so Werkzeugbrüche klar zu erkennen oder sogar vorzubeugen, um Schäden am Werkstück zu vermeiden.