Wie man Werkzeugausfälle mit CNC-Werkzeugbrucherkennung reduziert

Werkzeugbruch war schon immer eine Herausforderung für Zerspanungsbetriebe. Diese Brüche können während regelmäßiger Bearbeitungszyklen aufgrund von Werkzeugverschleiß auftreten, der schließlich zu einem Ausfall führt. Sie können auch aufgrund falscher Einstellungen, menschlicher Fehler, Gerätefehlfunktionen oder aus einer Vielzahl anderer Gründe auftreten.

Wenn Werkzeuge kaputt gehen, häufen sich die Kosten. Ausfallzeiten bedeuten weniger erstklassige Teile und potenziell verpasste Lieferungen. Es treibt auch die Arbeits- und Materialkosten durch Ausschuss und zusätzliche Arbeit für nachbearbeitbare Teile in die Höhe.

In den letzten Jahren haben jedoch genaue und zuverlässige Werkzeugüberwachungssysteme zugenommen, die in Verbindung mit der Produktionsüberwachung arbeiten, um die Lebensdauer von Werkzeugen zu verlängern oder deren Ausfall vorherzusagen.

In diesem Artikel werden Werkzeugbruch definiert, gängige Technologien zur Werkzeugbrucherkennung erörtert und Möglichkeiten zur Vermeidung eines kostspieligen Bruchs aufgezeigt.

Was ist CNC-Werkzeugbrucherkennung?

Es gibt eine Vielzahl von Werkzeugen, die in der CNC-Bearbeitung verwendet werden. Die Werkzeugbrucherkennung besteht aus Steuerungssystemtechnologien, bei denen der Bruch eines Werkzeugs dem Bediener den Bruch signalisiert.

Wenn diese Alarme auftreten, kann der Bearbeitungszyklus anhalten, sodass der Bediener das Werkzeug austauschen und Schäden an der Maschine vermeiden kann. Abhängig von der Art des Bruchs kann die Werkzeugerkennung dabei helfen, ein Teil zurückzugewinnen, bevor es zu Ausschuss wird.

Arten von Werkzeugbruchtechnologien

Die Werkzeugbrucherkennung bietet viele Vorteile, darunter:

• Bessere Genauigkeit
• Reduzierter Ausschuss und Nacharbeit
• Geringere Kosten
• Höhere Effizienz
• Reduzierte Handhabung durch den Bediener

Es gibt mehrere aktive Technologien, die bei der CNC-Bearbeitung verwendet werden und es den Herstellern ermöglichen, diese Vorteile zu nutzen. Der für die Werkzeugbrucherkennung verwendete Systemtyp kann aus einer oder mehreren der folgenden Technologien bestehen.

Sie sind oft an Produktionsüberwachungssysteme und idealerweise IIoT-Plattformen gebunden, die Werkzeugdaten in der Cloud analysieren können, um künftige Brüche besser vorhersagen zu können. Eine Innovation im Bereich berührungsloser Technologien ist die Verwendung von Hochfrequenzdaten, die helfen, Ausfälle zu diagnostizieren, vorherzusagen und zu vermeiden. Diese Technologie ist sensorlos und verwendet sofortige Echtzeitdaten, die mit einer extrem hohen Rate abgerufen werden, um genaue Modelle zur Erkennung von Werkzeugfehlern zu erstellen.

Kabelgebundene Technologien

Kabelbrucherkennungssysteme sind unkompliziert. Die Hardware, die zum Erkennen von Brüchen verwendet wird, ist physisch an Schlüsselkomponenten der Maschine angebracht, an denen Brüche auftreten können. Sie sind in der Regel kostengünstiger als andere Technologien, da die Kommunikationsgeräte nicht in Hardware eingebettet werden müssen.

Kabelgebundene Systeme sind eine gute Wahl für die Erkennung von Werkzeugbrüchen in Geräten, bei denen die zur Bearbeitung des Werkstücks erforderliche Bewegung unkompliziert ist. Die Qualität der Analyse, die Alarmgeschwindigkeit und die Reaktionsgeschwindigkeit bei Unterbrechungen machen jedoch den Unterschied. Kabelgebundene Systeme sind nur so gut wie die Reaktionsgeschwindigkeit, die Qualität der Analyse und die gewonnenen Erkenntnisse.

Ein Vorteil der kabelgebundenen Technologie besteht darin, dass sie direkt mit einer werksweiten Werkzeugüberwachungslösung verbunden werden kann. Dies verbessert die Qualität der Analyse des Werkzeugbruchs erheblich und ermöglicht den Einsatz von prädiktiven und präskriptiven Strategien für eine längere Werkzeuglebensdauer und weniger Bruch.

Wireless-Technologien

Drahtlose Technologien sind genauso genau wie kabelgebundene Technologien. Eine Überlegung ist die Reichweite der drahtlosen Hardware zur Steuerung oder zum Zugangspunkt zur Plattform, die die Produktion überwacht und Warnungen sendet. Die meisten Geschäfte sind dort angeordnet, wo das Sortiment keine Rolle spielt.

Bei der drahtlosen Unterbrechungserkennung sind Systeme normalerweise Bluetooth oder basieren auf herkömmlicher HF. Mit fortschreitender drahtloser Technologie beginnt die Umstellung auf Bluetooth-fähige Geräte, insbesondere Low Energy Bluetooth, RF zu ersetzen. Drahtlose Technologien können direkt mit Softwarelösungen zur Werkzeugüberwachung kommunizieren. Dies automatisiert die Überwachung von Werkzeugverschleiß und Werkzeugbruch und erkennt nicht nur, wenn Werkzeuge brechen, sondern auch, wenn sie sich dem Versagenspunkt nähern.

Kontakttechnologien

Kontakterkennungstechnologien verwenden eine Sonde, ein Pad oder ein anderes Endstück, um festzustellen, ob ein Werkzeug gebrochen ist. Je nach Maschinentyp können die Sonden feststehend oder beweglich sein. Werkzeuge kontaktieren Sonden, um festzustellen, ob das Werkzeug gebrochen ist. Die Kontaktbrucherkennung kann sowohl mit kabelgebundenen als auch mit kabellosen Systemen verwendet werden.

Kontakttechnologien sind wie kabelgebundene Technologien eine physikalische Möglichkeit, Werkzeugbruch zu erkennen. Diese Kontaktgeräte können jedoch sowohl in kabelgebundenen als auch in drahtlosen Systemen in die Werkzeugüberwachungssoftware geladen werden, um die Erkennung von Werkzeugbrüchen in Echtzeit zu ermöglichen. Dies bedeutet, dass das Stoppen der Ausrüstung bei sofortiger Erkennung automatisiert werden kann, um Schäden an der Maschine zu vermeiden und Material aus dem Abfallbehälter zu sparen.

Berührungslose Technologien

Die gebräuchlichste berührungslose Brucherkennungstechnologie ist ein Laser. Laser sind ideal zum Erkennen von Brüchen bei Hochgeschwindigkeitsrotationen von Werkzeugen. Sie sind auch sehr nützlich in Werkzeugen, die eine thermische Überwachung erfordern, die das Werkzeug bei übermäßiger Hitze verformen oder brechen kann. Laser können nur in zwei Dimensionen messen. Für drei Dimensionen werden sie mit Kontakttechnologie gekoppelt, um Daten der dritten Dimension zu erfassen.

Eine weitere berührungslose Brucherkennungstechnologie ist der Einsatz von Kameras. Kameras eignen sich besser für kleine Werkzeuge als Laser. Bei kleinen Werkzeugen ist der Strahl oft breiter als das Werkzeug, und Kameras können Brüche mit hochauflösenden Bildern beim Fräsen kleiner Werkzeuge erkennen.

Halten Sie Werkzeugbrüche auf einem Minimum

Werkzeugbrüche können durch Best Practices und Liebe zum Detail minimiert werden. Dies trägt dazu bei, die Werkzeugkosten und den gesamten Produktionsbetrieb zu minimieren. Best Practices umfassen:

• Behalten Sie die durchschnittliche Anzahl der gehandhabten Werkzeugbaugruppen und Dokumente genau unter Kontrolle, damit sie für jeden Lauf korrekt eingerichtet werden.
• Prüfen Sie die Einrichtungszeiten, um nach Ursachen für problematische Läufe zu suchen, die durch Einrichtungsanpassungen reduziert werden können.
• Werkzeugqualität in Verbesserungsbemühungen einbeziehen. Das richtige Material für Werkzeuge hängt von der Art der Aufträge ab, die die Werkstatt ausführt; Schneidstoff von geringerer Qualität kann die Kosten erhöhen.
• Verwenden Sie Produktionsüberwachungssoftware. Fortschrittliche Systeme wie das von MachineMetrics bieten Ihnen die Möglichkeit, tief in die Ursache des Bruchs einzutauchen, um verbesserte Vorhersagestrategien zur Minderung des Bruchs zu entwickeln.

Häufige Fehler beim Bruch von Schneidwerkzeugen

Fehler können zu Werkzeugbruch führen. Hier sind Beispiele für häufige Fehler, die zu Werkzeugbruch führen.

1. Falscher Werkzeughalter oder Werkzeugsatz – Die Wahl der richtigen Werkzeugkombination ist entscheidend. Diese Kombination beinhaltet die richtige Werkzeugaufnahme, Werkzeuglänge und Werkzeugprofil.
2. Falsches Werkzeug – Die Wahl des richtigen Werkzeugs für das Material kann den Unterschied zwischen einem kaputten Werkzeug und einem korrekten Teil ausmachen. Oft sind Werkzeuge nicht auf das verwendete Material abgestimmt.
3. Falsche Geschwindigkeit – Auf der Autobahn ist Geschwindigkeit tödlich. Aber in der CNC ist der Fehler oft eine zu niedrige Geschwindigkeit für den Schnitt.
4. Falscher Werkzeugweg – Dieser grundlegende Programmierfehler berücksichtigt keine komplexen Merkmale innerhalb eines Werkzeugwegs.

BC Machining setzt auf MachineMetrics für vorausschauende Werkzeugüberwachung

Als BC Machining um Hilfe bat, um den anhaltenden Werkzeugbruch und die hohen Ausschussraten zu bewältigen, wandten sie sich an MachineMetrics, um eine Lösung zu finden. BC Machining beliefert die Medizin-, Verteidigungs-, Transport- und Elektrowerkzeugindustrie, wo Präzision entscheidend ist.

BC Machining hatte in seinen Schweizer CNC-Maschinen übermäßigen Werkzeugbruch festgestellt, wodurch Ausschuss sowohl am Bruchpunkt als auch am Ende der Werkzeuglebensdauer entstand, wenn Teile von den Spezifikationen abweichen können.

Mithilfe der MachineMetrics-Lösung zur Erfassung hochfrequenter Daten und deren Analyse durch fortschrittliche Algorithmen war BC in der Lage, Werkzeugbrüche zu identifizieren, um Ausschussteile zu vermeiden.

Der Rückgang bei verlorenen Teilen, Sortierung und Unsicherheit führte zu einer nahezu 100 %igen Fehlererkennung und jährlichen Einsparungen von 72.000 $ pro Maschine.

Lesen Sie die vollständige Fallstudie mit BC Machining.

MachineMetrics bietet ein Überwachungssystem für die Werkzeugbewertung, das Daten direkt von der Quelle – der CNC-Maschine selbst – sammelt. Durch benutzerdefinierte Algorithmen zur Überwachung des Drehmomentverbrauchs können Eingaben als Zeitreihenereignisse oder maschinelle Lernmodelle in das System eingegeben werden, um Werkzeugausfälle genau vorherzusagen.

Der Hochfrequenz-Datenadapter von MachineMetrics kann die Probleme erkennen und die Daten am Edge analysieren, um Lösungen zu automatisieren und das Personal auf Probleme aufmerksam zu machen, bevor der Ausfall auftritt, wodurch kostspieliger Ausschuss und Ausfallzeiten vermieden werden. Mit fortschrittlicher Maschinendiagnose wird die Werkzeugausstattung optimiert und in ein aggressives und vollautomatisches vorausschauendes Wartungssystem integriert. Buchen Sie noch heute eine Demo bei unserem Team, um zu sehen, wie MachineMetrics eingesetzt werden kann, um Ihnen dabei zu helfen, die Gesundheitsanforderungen Ihres Werkzeugs in den Griff zu bekommen.