Mandrino con sensori di analisi SPIKE

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1 Mandrino con sensori di analisi SPIKE Sensory tool holder SPIKE 1

2 Misura di forze e momenti in loco Forza assiale Torsione Momento flettente assi X e Y Temperatura Software di analisi Tool Analyzer - opzionale Radio Ricevitore PC tramite presa USB Mandrino con sensori mag. 18 Sensory tool holder SPIKE Software di visualizzazione 2

3 Perché il momento flettente è così interessante? L = ca. 10 x r Momento flettente Aumento del 100% prima dell usura completa Torsione r Il momento flettente è molto più sensibile Aumento del 25% prima dell usura completa Sensory tool holder SPIKE 3

4 Fresatura Misura dell usura 30 pezzo 120 pezzo 210 pezzo Analisi dettagliata delle condizioni dell utensile e dello stato di usura Sensory tool holder SPIKE 4

5 SPIKE - Versioni mm Interfaccia SPIKE Sistema di serraggio CAT CAT 40 CAT 50 HSK HSK 40 HSK 50 HSK 63 HSK 100 TC/SK TC 40 TC 50 BT BT 30 BT 40 I : A : min 30 mm 62,5 mm 32 mm 62,5 mm 36 mm 62,5 mm 40 mm 62,5 mm 46 mm 75,0 mm 50 mm 75,0 mm 60 mm 83,0 mm Pinza ER 25 ER 32 ER 40 PowRgrip PG 25 Idraulico Mandrino cilindrico per rettifica Sistema di maschiatura Syncro shaft Weldon Sensory tool holder SPIKE 5

6 Mandrino con sensori analisi SPIKE Mandrino con sensori per analisi utensile SPIKE - obiettivi - Confronto utensili Incremento vitautensile Test su differenti materiali Diagnosi degli errori Analisi ed ottimizzazione processi Confronti differenti lubrificanti Sviluppo nuovi utensili Migliore sfruttamento degli utensili Incremento produttività Sensory tool holder SPIKE 6

7 Mandrino con sensori analisi SPIKE Mandrino con sensori per analisi utensile SPIKE - applicazioni - Fresatura Tornitura Rullatura Foratura Affilatura Filettatura Saldatura serie prototipo in sviluppo Alesatura Sensory tool holder SPIKE 7

8 Mandrino con sensori analisi SPIKE Mandrino con sensori SPIKE Lavorazioni meccaniche Produzione utensili Altre applicazioni Sensory tool holder SPIKE 8

9 Mandrino con sensori analisi SPIKE SPIKE - to go Mandrino con sensori Stazione di ricarica + cavo di alimentazione Ricevitore radio con interfaccia USB integrata Cavo USB Antenna 2,45 GHz CD con software di visualizzazione Valigetta di alluminio Sensory tool holder SPIKE 9

10 Mandrino con sensori analisi SPIKE SPIKE è: Wireless Semplice Efficente Mobile Innovativo Sensory tool holder SPIKE 10

11 Mandrino con sensori analisi SPIKE Grazie per la vostra attenzione. Sensory tool holder SPIKE 11

12 SPIKE rende gli specialisti più efficienti Programmatore Come può lo SPIKE aiutarmi con il mio sistema CAM? Addetto al set-up Come può lo SPIKE garantire che il primo pezzo sia conforme? Programmazione 1 pezzo Lean team Come può lo SPIKE aiutarmi a migliorare i processi sucessivamente? Postproduzione Produzione Operatore Come può lo SPIKE aiutarmi nella produzione? Sensory tool holder SPIKE 12

13 SPIKE rende gli specialisti più efficienti SPIKE consente di Risparmiare tempo in macchina Risparmiare sugli utensili Evitare materiali scadenti Acquisire dati su utensili e materiali Programmazione 1 pezzo SPIKE consente di Risparmiare denaro sugli scarti Risparmiare tempo nel setup Risparmiare sul costoutensili Ottenere dati molti accurati Aumento dell OEE (Efficiaza Totale Impianto) Postproduzione SPIKE consente di SPIKE consente di Produzione Risparmiare tempooperatore Allungare la vita asse mandrino Incrementare la costanza Sensory tool holder SPIKE 13

14 SPIKE rende gli specialisti più efficienti Ingegnere di processo Come può lo SPIKE aiutarmi a valutare lo stato attuale? Valutazione stato attuale Design & verifica Responsabile utensili Come può lo SPIKE aiutarmi a trovare una migliore soluzione per il cliente? Ingegnere di processo Come può lo SPIKE aiutarmi a mantenere i rapporti con i clienti? Stato futuro Verifica & Ottimizzazione Ingegnere di processo Come può lo SPIKE aiutarmi nel mostrare al cliente i risultati? Sensory tool holder SPIKE 14

15 SPIKE rende gli specialisti più efficienti Documentazione dall inizio test Risparmio di tempo sui risultati Dare migliori dati al cliente Dimostrazione dei problemi di lavorazione Valutazione evaluate stato evaluate current attuale current state state Design & verifica SPIKE consente di Eseguire meno test in fase di sviluppo del progetto Risparmiare tempo e materiali SPIKE consente di Risparmiare tempo allo sviluppo Analizzare alla radice le cause dei problemi Produrre relazioni dettagliate ai clienti Ottenere vantaggi competitivi Stato futuro Verifica & Ottimizzazione SPIKE consente di Risparmiare tempo macchina Dimostrare i successi Migliorare quantificazione dei fattori alla base dei miglioramenti Sensory tool holder SPIKE 15

16 Applicazioni Fresatura Foratura Filettatura Migliore vitautensile Confronto utensili Aumento produttività Deviazione della punta Analisi processo Benefici grafici polari Analisi materiali Utilizzo massimo vitautensile Confronto materiali Individuazione del fuori asse nel foro Valutazione usura Diagnosi macchine Affilatura / Lubrificanti Confronto utensili Sensory tool holder SPIKE 16

17 Applicazioni Affilatura Lubrificanti Ottimizzazione processo Diagnosi processo Confronto lubrificanti Analisi pressione lubrificanti Confronto utensili Fresatura / Foratura / Filettatura Sensory tool holder SPIKE 17

18 Misura Fresatura tasca con fresa 6mm Aktuellen Stand bewerten Minimizzare i picchi Ottimizzazioni: 1. Variazione della profondità-z: da 3 x 3.5 mm milled notch in 7 substeps a 3,0 / 3,8 / 3,7 mm 2. Riduzione avanzamento fino al punto di massimo contatto Risultato: incremento vita utensile superiore al 50% Sensory tool holder SPIKE 18

19 Misura Fresatura tasca con fresa 6mm SPIKE system viability analysis SPIKE Sensory tool holder 0,07 tooling costs in per component 2% 180 Machine hour rate 2% 45 min tool change time per workshift 2% Stk. series volume per year 2% saving tooling costs in series per year 2% saving tooling changing costs in series per year 2% 2% 2% total savings tool 3H 2% 12% 9% 2% 2% tool number 1H-1 1H-2 2H 3H 5V 7V 8V-1 8V-2 9H 11H 12H 13H 14V-1 14V-2 15H 16 total lifetime (number of components) ratio tooling costs in % 2% 2% 12% 9% 2% 2% 12% 0% 4% 21% 6% 2% 5% 1% 1% 20% 100% optimization of lifetime 0% 0% 0% 50% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% tooling costs savings in ct/component 0,0 0,0 0,0 0,31 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,31 tooling changing costs savings in ct/component 0,0 0,0 0,0 0,21 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,21 12% total savings in ct/component 0,0 0,0 0,0 0,52 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,52 0% 4% 21% 6% 2% 5% 1% 1% 20% Risultato: risparmio di 7800 all anno con solo 1 utensile Sensory tool holder SPIKE 19

20 Qualifica utensile tramite momento flettente Momento flettente Dope 30 pezzi: Fresa 1: 44,8 Nm Fresa 2: 45,8 Nm Fresa 3: 44,1 Nm Dopo 120 pezzi Fresa 1: 56,2 Nm Fresa 2: 55,5 Nm Fresa 3: 60,9 Nm Dopo 180 pezzi Fresa 1: 56,6 Nm Fresa 2: 55,9 Nm Fresa 3: 79,1 Nm Tempo La Fresa 1 ha un miglior rapporto qualità-prezzo dato che è più economica della Fresa 2 & Fresa 3 Sensory tool holder SPIKE 20

21 Confronto cambiamenti di forze Fresa metallo duro Rivestimento: TiAlN Refrigerante: esterno z: 4 d (mm): 12 n (U/min): 2785 vf (mm/min): 557 ae (mm): 6 ap (mm): 5 Materiale: DIMO Momento flettente Usura utensile Incremento del 100% prima di usura completa Torsione Usura utensile Incremento del 25% prima di usura completa Sensory tool holder SPIKE 21

22 Aumento produttività Utile raddoppiare avanzamento? Forza assiale: vf = 30 m/min Identificazione di potenziali risparmi: vf = 10 m/min Centratura Finitura vf = 15 m/min Risparmio tempo Raddoppiare l avanzamento significa incrementare lo sforzo assiale solo del 30% Tempo risparmiato: 0,25 sec / foro Sensory tool holder SPIKE Sensorischer Werkzeughalter SPIKE 22

23 Aumento produttività Utile l uso di un centrino? Con centrino Senza centrino Forza assiale: Senza centrino Risultato: Con centrino Risparmio tempo Sensory tool holder SPIKE Risparmio di tempo: 0,76 sec / foro Il grafico polare mostra un cerchio Il foro non è più ben centrato L uso del centrino non può essere cancellato del tutto 23

24 Aumento produttività Ridurre profondità del centraggio? Forza assiale Centraggio ridotto Avanzamento incrementato Con centrino Momento flettente Centraggio ridotto Momento flettente Processo originale Risparmio tempo Risultato: Il grafico polare non mostra anomalie È dunque possibile accorciare il centraggio Risparmio di tempo: 0,25 sec + 0,22 sec = 0,47 sec (23 % del tempo-ciclo) Sensory tool holder SPIKE 24

25 offset (mm) Foratura Ø 11mm Correlazione cerchio e offset Momento flettente Momento flettente Momento flettente Ø cerchio: ca. 2 Nm offset: 0,0677 mm Ø cerchio: ca. 5 Nm offset: 0,109 mm Ø cerchio: ca. 9 Nm offset: 0,327 mm 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0, Diametro foratura (Nm) Risultato: Il diametro del cerchio generato dal grafico polare è indicatore dell offset laterale del foro realizzato. Sensory tool holder SPIKE 25

26 Benefici del grafico polare Torsione Momento flettente Fresatura a 3 tagli asimmetrici Dettaglio Dati di tipo Raw non filtrati consentono un analisi dettagliata dei singoli segmenti Il grafico polare consente una rapida analisi dei possibili problemi Un tagliente non lavora Sensory tool holder SPIKE

27 Analisi materiale / Diagnosi macchina Momento flettente Momento flettente 5 processo 4 processo 3 processo 2 processo radial milling 1 processo Risultato: Supporto per il calcolo della vita-utensile su materiale sconosciuto con misura diretta dell usura La tacca nella linea del momento flettente indica un difetto dell asse mandrino. Soluzione: sostituire il cuscinetto Sensory tool holder SPIKE 27

28 Dimostrazione del fuoricentro del foro Analisi del cambiamento del segnale in presenza di un foro fuori centro Momento flettente Torsione Filetto M8: Arancio: Offset ca. 0,3 mm Verde: Offset ca. 0,1 mm La parte arcuata mostra l ovalizzazione del foro La torsione non mostra alcun cambiamento Sensory tool holder SPIKE 28

29 Dimostrazione fuoricentro del foro con grafico polare Momento flettente Momento flettente Momento flettente offset ca. 0,05 mm offset ca. 0,1 mm offset ca. 0,3 mm Sensory tool holder SPIKE 29

30 Massimo sfruttamento utensile Confronto utensili Forza assiale: Punta nuova Dopo 2000 pezzi Pezzo 1 Pezzo 2 Taglienti punta nuova Risultati: Assenza di incremento della forza assiale La punta viene sostituita troppo presto È possibile utilizzare la punta molto più a lungo Sensory tool holder SPIKE 30

31 Massimo sfruttamento utensile Confronto utensili Forza assiale: Punta nuova Punta riaffilata Risultato: Differenti forze di taglio La punta riaffilata non ha le stesse dimensioni di quella nuova Probabile differenza di vitautensile Pezzo 1 Pezzo 2 Punta nuova Punta riaffilata Sensory tool holder SPIKE 31

32 Analisi processo Misura di 9 filettature Torsione Momento flettente Filetto M6: Picchi addizionali in corrispondenza di 2 filetti Sensory tool holder SPIKE 32

33 Analisi processo 3 differenti punti di vista Forza assiale Torsione Momento flettente Truciolo Risultato: In entrambi i filetti un truciolo è all interno dopo l operazione Il Momento flettente identifica chiaramente il truciolo attraverso un picco aggiuntivo Il truciolo non è invece identificabile attraverso la Torsione o la Forza assiale Sensory tool holder SPIKE 33

34 Confronto di lubrificanti Differenti carichi Torsione Fluido 2 Fluido 3 Fluido 1 Es. Maschiatura Differenti forze di torsione in base al fluido lubrificante utilizzato Sensory tool holder SPIKE 34

35 Valutazione dell usura attraverso Momento flettente Processo: fresa metallo duro (Ø 10mm), materiale 42CrMo4 vf = 446 ae = 2 n = 3380 ap = 3 Momento flettente Metri fresati 74 m 47 m 35 m 0,8 m Torsione Incremento del Momento flettente del 30% con usura di 0,13 mm. Il rapporto forza/rumore è significativamente basso Sensorischer Werkzeughalter SPIKE 35

36 Valutazione dell usura attraverso Momento flettente Grafico polare a 0,8m, 35m, 74m Cambio del vettore della forza in base all usura specifica Usura: 0,8m 35m 74m Usura differente di ciascun tagliente La distribuzione delle forze sui taglienti varia in base all incollamento di materiale Sensorischer Werkzeughalter SPIKE 36

37 material: CFRP 5mm Test di foratura su Fibra di carbonio front back Visione d insieme delle forze: utensile 1 n=436 vf = 305 mm/min Risultato: Visualizzazione delle forze anche con utensili molto piccoli Possibilità di stabilire una relazione fra immagini, grafici e grafici polari tool 1: blue graph Confronto forze assiali: utensile 1 e utensile 2 Forza assiale Torsione Momento flettente Grafico polare Utensile 2: grafico arancio Sensory tool holder SPIKE 37

38 Test di foratura su Grafite Punta 3mm NUOVA Finitura Centratura Punta 3 mm Danneggiata Confronto: forza assiale su entrambe le punte N = 2500 vf = 150 mm/min Sensory tool holder SPIKE 38

39 Analisi processo Confronto utensili Torsione: Filetto M4: Filetto 4 Filetto 3 Filetto 2 Filetto 1 Selezione utensile a filettare: Il confronto di diversi filetti M4 mostra significative variazioni della Torsione. Sensory tool holder SPIKE 39

40 Ottimizzazione di processo Torsione Torsione Vc= 25 m/sec Vc= 20 m/sec Vc= 18 m/sec Vf 160 mm/min Vf 130 mm/min Risultato: Significativa differenza di forze al variare della Vc Con Vc 18 20m/sec la forza varia significativamente Possibile ragione: processo non stabile Con Vc superiori la forza aumenta durante il processo Con Vf inferiori il processo è stabile dal momento che le forze non cambiano Sensory tool holder SPIKE 40

41 Es. Grafico polare in molatura Grafico polare: caratteristiche specifiche al variare della Vc Asimmetrico Momento flettente Momento flettente Momento flettente Più piatto vc = 18 m/sec vc = 20 m/sec vc = 25 m/sec Sensory tool holder SPIKE 41

42 Diagnosi di processo Affilatura di punta a cannone Momento flettente Forza assiale Torsione Temperatura Il grafico polare mostra che le forze lungo la circonferenza della mola non sono equamente distribuite. Sbilanciamento? Vibrazioni del sistema? Momento flettente Un analisi dettagliata mostra una frequenza nel Momento flettente e nella Torsione legate alla macchina Sensory tool holder SPIKE 42

43 Confronto di 2 mole di produttori differenti Mola 1 Mola 2 Momento flettente: Torsione: Identificati scostamenti significativi: Momento flettente e Torsione (sforzo di taglio) chiaramente più elevati nella Mola 1 La Mola 2 mostra livelli di sforzo di taglio costante nell interno processo Molatura di una sede bloccaggio Vc = 25 m/sec Vf = 160 mm/min Sensory tool holder SPIKE 43

44 Foratura profonda Forza assiale Pressione lubrificante Force signal Analisi processo / Monitoraggio macchina Attraverso la Forza assiale è possibile riscontrare variazioni di pressione nel mandrino con lubrificazione interna Sensory tool holder SPIKE 44

45 Variazione della pressione interna del lubrificante 60 bar Forza assiale: 50 bar +390 N 20 bar 695 N 30 bar +350 N 40 bar +380 N +380 N Analisi processo / Monitoraggio macchina: Correlazione lineare fra pressione e Forza assiale Sensory tool holder SPIKE Seite 45