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Signalaufnahme mittels Kühlmittelstrahl

17.09.2007
Der von Dittel neu entwickelte AE-Fluid-Sensor – zu sehen auf der EMO Hannover 2007 (Halle 5, Stand E45) – erweitert das Portfolio der Körperschallsensorik (AE-Sensoren) zur Optimierung von Schleifprozessen. Durch die elektrische und akustische Entkopplung des AE-Fluid-Sensors von der Werkzeugmaschine werden maschineneigene Stör- und Nebengeräusche wirkungsvoll unterdrückt.

Die Funktion des AE-Fluid-Sensors beruht auf dem Prinzip der Schallwellenübertragung über einen Flüssigkeitsstrahl. Seine äußerst kompakte und robuste Bauform vereint die Vorteile von rotierenden AE-Sensoren mit denen von statischen. Mit dem AE-Fluid-Sensor ist ein Sensor entwickelt worden, der die Körperschallsignale unmittelbar und somit unverfälscht am Prozess aufnimmt. Daraus ergeben sich eine Reihe neuer Möglichkeiten, die bisher mit den zur Verfügung stehenden AE-Sensoren nicht immer gelöst werden konnten.

Betriebskühlschmierstoff dient zur Schallübertragung

Als Flüssigkeit zur Schallübertragung dient der ohnehin schon in der Werkzeugmaschine vorhandene Betriebskühlschmierstoff. Dies kann sowohl eine auf Wasserbasis angesetzte Kühlemulsion oder auch so genanntes Schleiföl sein. Letzteres wird insbesondere beim Hochleistungsschleifen von spröden Hartwerkstoffen eingesetzt. Schleiföl ist hinsichtlich seiner Benetzungseigenschaften auf metallenen und oftmals schmutzigen oder fettigen Oberflächen optimal bei rotierenden Flächen und garantiert eine ideale

Ankopplung der Schallwellen an den Sensor. Der Messstrahl kann so unmittelbar an den Zerspanprozess auf das Werkzeug, das Werkstück oder auf deren Halterungen gerichtet werden. Hier kann die Schallemission vom jeweiligen Bearbeitungsprozess reproduzierbar und in einem weiten Frequenzbereich mit großer Messdynamik erfasst werden. Die Zufuhr des Betriebskühlschmierstoffes zum AE-Fluid-Sensor erfolgt über einen drei Meter langen, knickfesten Polyurethanschlauch. Dieser ist resistent gegen alle gängig eingesetzten Kühlschmierstoffe und lässt sich flexibel in der Werkzeugmaschine verlegen.

Fügestellendämpfungen treten nicht auf

Das Problem der mehr oder weniger vorhandenen Fügestellendämpfungen bei Messungen mit Standard AE-Sensoren, beispielsweise auf dem Spindelstock, tritt bei diesem Messprinzip nicht auf. Aufgrund der elektrischen und akustischen Entkopplung des AE-Fluid-Sensors von der Werkzeugmaschine werden maschineneigene Stör- und Nebengeräusche wirkungsvoll unterdrückt.

Kleinste Körperschallsignale können so noch sicher erfasst werden. Besonders bei direktgetriebenen Spindeln und den damit verbunden elektromagnetischen Störungen, die das AE-Nutzsignal bei herkömmlicher AE-Sensorik bis zur Unkenntlichkeit überlagern, kann mit diesem AE-Fluid-Sensor eine sichere Prozessüberwachung realisiert werden. Je nach Position und Abstand des AE-Fluid-Sensors zur AE-Quelle des Zerspanprozess werden Druck und Durchflussmenge des Kühlschmierstoffs mit Hilfe eines Druckreglers eingestellt.

Die maximale Länge des Messstrahls und der damit verbundene Abstand des AE-Fluid-Sensors zur AE-Quelle wird durch die Viskosität der Flüssigkeit bestimmt. Bei Verwendung von Schleiföl und senkrecht fallendem Strahl kann der Abstand von einigen Millimetern bis zu mehreren Zentimetern variiert werden. Besonders bei einem engen Bearbeitungsraum ermöglicht dies eine Montage in größerer Entfernung zur AE-Quelle.

Durch die integrierte Elektronik zur Signalaufbereitung im AE-Fluid-Sensor kann dieser direkt an alle Gerätefamilien der Dittel-AE-Auswertesysteme angeschlossen werden. Auch ein Nachrüsten des AE-Fluid-Sensors in bestehende Systeme ist ohne größere konstruktive Maßnahmen an der Werkzeugmaschine oder Spindel möglich.

Jürgen Schreier | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/messundprueftechnik/fertigungsmesstechnik/articles/93126/

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