Aktuell: 1. Preis FFH
1. Preis für ein Kooperationsprojekt der Studienrichtung Automatisierungstechnik mit TCM International Tool Consulting & Management
Der Beitrag zur erfolgreichen Kooperation der FH CAMPUS 02 mit TCM Intenational Tool Consulting & Management mit dem Titel "Analyse und Überwachung von Zerspanungsprozessen" wurde im Rahmen des 4. Forschungsforums der österreichischen Fachhochschulen von Frau Bundesministerin Karl mit dem "Best Poster AWARD" ausgezeichnet. Dies ist ein Ergebnis eines interessanten Kooperationsprojektes der Studienrichtung Automatisierungstechnik (Dr. Franz Haas) und der Fa. TCM International in Stainz , in welchem ein neues Messsystem zur Analyse und Erfassung von Zerspanungsprozessen entwickelt, gebaut und unter Produktionsbedingungen getestet wird.
Übergabe des 1. Preises durch Frau Bundesministerin Karl an Dr. Franz Haas, Petra Weber (beide CAMPUS 02, 4. und 5. von links) und DI Blaha (Fa. TCM, 2. von rechts). Foto ©lexi
Zerspanung im Detail
Die FH CAMPUS 02 in Graz entwickelt ein System zur Prozessdatenerfassung in der Zerspanung
Was genau passiert zwischen Werkzeug und Werkstück bei der zerspanenden Bearbeitung, zum Beispiel auf Drehmaschinen? Die genaue Kenntnis der wirkenden Kräfte kann Ausgangspunkt für die Optimierung der Werkzeuge, der Maschinen und der Prozesse sein und unterstützt die Entwicklung innovativer Schneidstofftechnologien.
An der FH CAMPUS 02 in Graz wurde an der Studienrichtung Automatisierungstechnik ein Mess- und Auswertesystem entwickelt, das die entscheidenden Parameter erfasst und über eine Software darstellt und visualisiert. Direkt am Werkzeug werden die wirkenden Kräfte, die Temperatur und die Drehzahl gemessen: ein mit Dehnmessstreifen arbeitendes Balkendynamometer liefert Daten über die Schnittkräfte, ein Optokoppler misst die Drehzahl und ein Infrarotsensor stellt die Temperatur fest. Die synchrone Verarbeitung aller Signale mit hoher Abtastrate gibt ein genaues Bild der Situation am Werkzeug.
Mit den gewonnenen Daten lassen sich Optimierungen der Werkzeuggeometrie und Schnittparameter vornehmen. Der Einsatz zur kontinuierlichen Verschleißkontrolle (Condition Monitoring System) ermöglicht die Erhöhung der Maschinenauslastung. Im Forschungs- und Entwicklungsbereich wird das System zum Aufbau theoretischer Modelle für Zerspanungsprozesse sowie die Kalibrierung der Simulationsergebnisse herangezogen.
Das neue Messsystem zur Analyse und Erfassung von Zerspanungsprozessen wurde an der FH CAMPUS 02 in Kooperation mit TCM International Tool Consulting & Management entwickelt, gebaut und unter Produktionsbedingungen getestet.
Messinstrument zur Analyse und Überwachung von Zerspanungsprozessen
Das Mess- und Auswertesystem für die Drehbearbeitung besteht aus einer mechanischen, einer elektronischen und einer informationstechnischen Komponente.
Das zentrale Element der Mechanik ist ein mit Dehnungsmessstreifen bestücktes Balkendynamometer. Je zwei DMS pro Seitenfläche detektieren die Dehnungen, die aus den Biegungen des Balkenelementes zufolge der Schnitt- und Vorschubkraft resultieren. Die dritte Komponente der Zerspankraft wird durch den Signalvergleich mehrerer Dehnungsmessstreifen ermittelt. Weitere Merkmale des Dynamometers sind die konstruktiven Schnittstellen zur Maschine und zum Werkzeughalter. Die Steifigkeit und Eigenfrequenz des Dynamometers wurde mittels FEM-Simulation optimiert.
Als Ergänzung zur Kraftmessung wird die Drehzahl über einen optischen Sensor aufgenommen, wodurch eine direkte Zuordnung der Messwerte zur Winkellage und eine Frequenzanalyse der Sensorsignale bezogen auf eine Werkstückumdrehung möglich sind. Grundvoraussetzung für die Funktion des Messinstruments ist die genaue Kalibrierung. Diese wird mit Hilfe von Kalibriermassen durchgeführt, eine spezielle Kalibrierlehre dient dem einfachen Justieren des Werkzeuges in Bezug auf den Dynamometer-Grundkörper.
Die Auswerteelektronik erfasst alle Signale der DMS-Messbrücken, das Triggersignal der Drehbewegung und die Zerspanungstemperatur. Grundlage ist die synchrone Echtzeit-Erfassung aller Signale mit hoher Abtastrate, wobei das Layout der Messplatine die gesamte Auswerteelektronik umfasst. Die grafische Benutzeroberfläche wurde mit LabVIEW (von National Instruments) programmiert und berücksichtigt neben den messtechnischen Parametern auch die Besonderheiten im Ablauf der Zerspanungsversuche.