Onderzoekers van het IFW van Leibniz Universität Hannover hebben samen met Open Mind Technologies. Kennametal Inc. en DMG MORI een procedure ontwikkeld waarmee de koelsmeermiddel volumestroom op basis van het verspaningsvolume direct uit de CAM-planning wordt afgeleid en in de NC-code wordt geïntegreerd. Deze adaptieve toevoer van koelsmeermiddel wordt in hyperMill geprogrammeerd en levert een energiebesparing op tot 82 procent.
De ontwikkelaars van hyperMill hebben eerder al samengewerkt met de onderzoekers van het des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen in Hannover. Toen hebben ze de eerste aanzet gegeven om de hoeveelheid koelsmeermiddel te laten afhangen van het volume dat je verspaant. Dat project heeft nu een vervolg gekregen.
Energiebesparing tot 82 procent
Direct in CAM-programma
In het onderzoek werd een methode ontwikkeld voor cyclusduurgebaseerde, gereedschapsspecifieke koelmiddelbehoefteplanning direct in het CAM-systeem te programmeren, met uitvoer van een aangepaste NC-code voor frees- en boorprocessen. Hiervoor is als basis de bestaande technologie voor adaptieve koelmiddeltoevoer van DMG MORI gebruikt. Het project omvatte de modellering van de koelmiddelbehoefte, de integratie in de CAM-software hyperMILL en de validatie op de werktuigmachine DMU 40 eVo linear van DMG MORI.
Vereenvoudigd model
Het model is gebaseerd op de aanname dat bij een toenemend verspaningsvolume doorgaans ook de hoeveelheid warmte en spanen toeneemt die moet worden afgevoerd. Deze vereenvoudigde aanname maakte een robuuste en gereedschapsspecifieke schaalbare berekening van de behoefte aan koelsmeermiddel mogelijk op basis van algemeen beschikbare CAM-gegevens. De referentiegegevens voor het maximale tijdsvolume per gereedschap komen van Kennametal. De druk, het debiet en het elektrisch vermogen van de koelvloeistofpomp zijn geregistreerd en er zijn karakteristieken opgesteld voor de verschillende hydraulische situaties per gereedschap.
Programmeren
In de verspaningssimulatie van het CAM-systeem worden voor elke bewerkingsregel de snijparameters geanalyseerd en op basis daarvan, in combinatie met de gereedschapsspecifieke metadata, het verspaningsvolume berekend. Hieruit wordt in een module van het IFW de volumestroom afgeleid. Abrupte veranderingen worden vermeden.
Werking aangetoond in de praktijk
De oplossing is gevalideerd door een werkstuk (11SMn30+C) te bewerken op een DMU 40 eVO: frezen, boren en draadtappen. De vergelijking met een ‘gewone’ bewerking laat een energiebesparing zien van ongeveer 82 procent bij dezelfde kwaliteit van de bewerkingsresultaten. Het koelsmeermiddelsysteem in een werktuigmachine is een van de grootste energieslurpers in de machine.
De CAM-gebaseerde oplossing blijkt zeer flexibel te zijn. Zo biedt ze de mogelijkheid om de adaptieve modus ook gericht te deactiveren, bijvoorbeeld wanneer bij het boren de mechanische werking van de koelvloeistof nodig is voor een effectieve afvoer van spanen.
De methode zal nu verder worden ontwikkeld en onderzocht en beschikbaar worden gemaakt voor andere soorten gereedschappen, bewerkingsprocessen en materialen.
