Simulation und Optimierung des dynamischen Verhaltens von Spitzenlossschleifprozessen

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Christian Brecher
• Subject Area: Metal-Cutting and Abrasive Manufacturing Engineering
• Term: from 2006 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 18611220

Kennzeichnend für das Fertigungsverfahren Spitzenlosschleifen ist die gleichzeitige Bearbeitung und Führung des Werkstückes an seiner Mantelfläche. Diese Eigenschaft führt zu einem unvermeidbaren Rundheitsfehler des Werkstücks, welcher durch gezielte Beeinflussung der Prozessparameter lediglich auf ein Minimum reduziert werden kann. Aufgrund der industriell vorwiegend empirischen Prozesskenntnisse ist eine zielgerichtete und damit effiziente Einstellung der Prozesse schlecht reproduzierbar und grundsätzlich nur schwer möglich. Es existiert eine Vielzahl an analytischen Modellen zur optimalen Einstellung spitzenloser Schleifprozesse welche jedoch ausschließlich auf Erkenntnissen zu den geometrischen und kinematischen Gegebenheiten des Schleifspaltes basieren. Die statischen und dynamischen Eigenschaften des Systems bleiben bei der Prozessauslegung bis heute unberücksichtigt. Erst die umfassende Kenntnis dieser Einflussgrößen ermöglicht eine zeit- und kostenoptimale und gleichzeitig sichere Auslegung dieser Schleifprozesse bis an die Stabilitätsgrenze. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Simulation der Werkstückqualität in Abhängigkeit von den geometrischen bzw. kinematischen Gegebenheiten des Schleifspaltes und dem statischen und dynamischen Last-Verformungsverhalten der Schleifmaschine für das spitzenlose Außenrund-Einstechschleifen. Neu ist die Entwicklung eines zeitbasierten, numerischen Gesamtmodells, welches sowohl geometrische Einflüsse des Prozesses als gleichzeitig auch statische und dynamische Einflußgrößen der Maschinenstruktur berücksichtigt. Nach dem Aufbau einer Modellbasis, sollen schrittweise die geometrischen und kinematischen Einflussgrößen des Prozesses in Form mathematischer Modelle und schließlich das dynamische Verhalten der Schleifmaschine implementiert werden. Ausgehend von einer definierten Bearbeitungssituation soll es möglich sein, mit Hilfe der zeitbasierten Simulation Aussagen über die resultierende Werkstückoberfläche und ¿form, sowie über den zeitlichen Verlauf der Prozesskräfte zu treffen und damit die Grundlage für eine systematische Verbesserung der Prozessstabilität des Spitzenlosschleifens zu schaffen.

• DFG Programme: Research Grants