Intelligente koelmiddelregeling bespaart veel energie
Het Instituut voor Productietechniek en Gereedschapsmachines van de Leibniz Universität Hannover (IFW) en Open Mind Technologies hebben samen met Kennametal en DMG Mori een methode ontwikkeld waarmee de benodigde koelmiddelstroom direct wordt afgeleid uit de materiaalafnamesnelheid die in de CAM-planning wordt berekend, en deze informatie wordt geïntegreerd in de NC-code. De adaptieve koelmiddeltoevoer, geprogrammeerd met hyperMILL, heeft een energiebesparing van ongeveer 82 procent opgeleverd.
De adaptieve koelmiddeltoevoer, geprogrammeerd met hyperMILL, heeft een energiebesparing van ongeveer 82 procent opgeleverd.
Modelvorming
Het onderzoek richtte zich op het ontwikkelen van een methode, specifiek voor cyclustijd en gereedschap, om de koelmiddeltoevoer direct in het CAM-systeem te plannen. Dit omvat de output van aangepaste NC-code voor frees- en boorbewerkingen. Deze aanpak heeft het potentieel om voort te bouwen op de bestaande adaptieve koelmiddeltechnologie van DMG Mori. Het project omvatte modellering van de koelmiddelbehoefte, integratie in de hyperMILL-CAM-software en validatie op het DMG Mori DMU 40 eVo linear bewerkingscentrum.
Het model voor koelmiddelbehoefte was gebaseerd op de observatie dat stijgende materiaalafnamesnelheden doorgaans leiden tot hogere niveaus van warmte- en spaangeneratie. Beide moeten uit de contactzone worden afgevoerd. Deze vereenvoudigde aanname levert een robuuste, gereedschapsspecifieke methode op voor het berekenen van de koelmiddelbehoefte met standaard CAM-gegevens. Referentiegegevens voor de maximale materiaalafnamesnelheid van elk gereedschap werden geleverd door Kennametal. Druk, debiet en elektrisch energieverbruik van de koelmiddelpomp werden geregistreerd en karakteristieke curves werden opgesteld om de hydraulische omstandigheden voor elk gereedschap weer te geven.
Programmering
Voor de implementatie van de variabele koelmiddelstroom langs het gereedschapspad binnen de CAM-omgeving werd de Python-API van hyperMILL gebruikt. Tijdens de simulatie van materiaalverwijdering analyseert het systeem de snijparameters voor elke bewerkingsregel en combineert deze met gereedschapsspecifieke metadata om de materiaalafnamesnelheid te berekenen. De IFW-module bepaalt vervolgens de overeenkomstige koelmiddelstroom. Een smoothing-routine wordt toegepast voordat de NC-gegevens worden uitgebreid met de commando’s voor debietregeling, om abrupte veranderingen te voorkomen.
Verificatie
Voor de validatie werd een demonstratieonderdeel van 11SMn30+C automatenstaal bewerkt op een DMU 40 eVo linear, waarbij frezen, boren, tappen en brootsen werden toegepast. In plaats van het koelmiddeldebiet regel voor regel te sturen, werd in de tests een gemiddeld debiet per bewerkingsstap gebruikt, wat effectief bleek te zijn. Het energieverbruik van de pomp werd gemeten via de frequentieregelaar. Vergeleken met een conventioneel bewerkingsproces realiseerde de adaptieve methode een energiebesparing van circa 82 procent, terwijl dezelfde resultaatkwaliteit behouden bleef. De CAM-gebaseerde oplossing biedt bovendien een hoge flexibiliteit: gebruikers kunnen de adaptieve modus uitschakelen wanneer de mechanische spoelwerking van het koelmiddel noodzakelijk is, bijvoorbeeld bij boorbewerkingen. De methodiek zal nu verder worden ontwikkeld en onderzocht, met als doel deze beschikbaar te maken voor extra gereedschapstypen, bewerkingsprocessen en materialen.
