Chatter in verspaningsproces meten en optimaliseren

Er worden steeds hogere snelheden in het verspaningsproces gehaald en complexer materiaal gebruikt. Dit levert chatter (trillingen) op tijdens het productieproces in snijgereedschap en het product. Dit leidt weer tot materiaalbeschadiging. Om dit in de toekomst te voorkomen wordt deze chatter gemeten, met als doel om de productie te optimaliseren. Werkpakket-leider Peter Scheper vertelt hoe het ervoor staat.

De uitdagingen van verspanen op hoge snelheid

‘Het risico op chatter wordt groter met de steeds hogere snelheden bij het verspanen’, begint Peter. ‘Een spindel draait op wel dertigduizend toeren en als er iets misgaat, kan een revisie van de apparatuur tienduizenden euro’s kosten.’ Om dit te voorkomen wil hij de chatter meten om uit te zoeken waarom en onder welke omstandigheden het zich voordoet. Daar bestaan nog geen methodes voor, Peter: ‘Alles aan dit project is uniek; de techniek, hardware en software om deze machines uit te lezen bestaat nog niet. TNO heeft in dit proces al fundamenteel onderzoek gedaan, maar nu komt het aan op de vertaalslag naar de industrie.’

Uitlezen van een freesmachine

Momenteel wordt de laatste hand gelegd aan het systeemontwerp; de hardware en interface. Het eerste concrete resultaat is al binnen: ‘Inmiddels is er een test gedraaid met het uitlezen van een freesmachine, dit heeft veel informatie opgeleverd’, aldus Peter. Er wordt gemeten waar de trilling precies zit: in het product, het gereedschap of in de machine zelf. Ook omgevingsfactoren (context) worden gemeten: waar de machine staat, welke spindel en welk gereedschap er wordt gebruikt: ‘Pas wanneer je hier zicht op hebt kun je het probleem aanpakken’, stelt Peter.

Trilling-gegevens worden tienduizend keer per seconde opgeslagen en contextdata duizend keer per seconde. Het levert meteen het volgende vraagstuk op, want wat doe je met al die data? ‘Een jaar lang één machine meten levert honderd terabyte aan gegevens op’, illustreert Peter. ‘We kijken nu welke rol big data en cloud-opslag gaan spelen om de gegevens te verwerken.’

Uiteindelijk moet het geheel een werkend systeem opleveren dat universeel inzetbaar is, ook door andere bedrijven. Peter: ‘Het product is inmiddels voor negentig procent universeel inzetbaar; die laatste tien procent hangt af van de gebruikte machine.’

Een robuust en kwalitatief hoogstaand productieproces

Het plan is om eind maart 2017 het hele systeem aan een machine te koppelen. Hoewel het project voorspoedig verloopt, is er volgens de werkpakket-leider nog een hele weg te gaan: ‘Ik verwacht niet dat het chatter-probleem snel even op te lossen is, maar we hebben de eerste belangrijke stappen gezet.’

Uiteindelijk is de insteek om te zorgen voor een robuust en kwalitatief hoogstaand productieproces. Peter kijkt al vast vooruit naar de afronding van het project: ‘De vraag is dan of de methodiek bevalt en of het we het kunnen uitrollen naar de andere machines. Ik weet dat de productiemanager niet kan wachten om dit systeem uiteindelijk ook op de overige hogesnelheidsmachines toe te passen.’

Terug naar project