Modellierung von zeitabhängigen Abtragsfunktionen für das abrasive Subapertur-Polieren
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Ziel dieses Forschungsvorhabens war die Entwicklung von zeitvarianten Abtragsfunktionen für das abrasive Subapertur-Polieren. Die Modellierung eines neuartigen Polieralgorithmus war hierfür notwendig. Dabei musste der Materialabtrag zunächst abhängig von signifikanten Prozessparametern wie Polierdruck, Zustellung und Relativgeschwindigkeit charakterisiert werden. Anhand dieser experimentellen Ergebnisse sollten dann konkrete Abtragsfunktionen abgeleitet werden, die anschließend durch die Modellierung nachgewiesen werden sollten. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden zunächst Polierexperimente durchgeführt, um die Abhängigkeit des Materialabtrags von der Relativgeschwindigkeit, dem Polierdruck und der axialen Zustellung sowie der Verweilzeit zu charakterisieren. Die Polierexperimente haben für das betrachtete Poliersystem einen signifikanten Einfluss der Relativgeschwindigkeit, insbesondere der Drehzahl auf die Materialabtragsfunktion gezeigt. Weiterhin konnte ein geringer Einfluss der Zustellung auf den Polierdruck sowie den Materialabtrag festgestellt werden, welcher jedoch nicht der Preston-Hypothese folgte. Untersuchungen des Verschleißverhaltens durch Experimente fokussierten sich auf die Betrachtung des Poliermittelträgers sowie der Prozesskräfte. Bei dem betrachteten Poliersystem konnte jedoch kein signifikanter Verschleiß beobachtet bzw. erzeug werden. Der im Forschungsvorhaben erarbeitete Polieralgorithmus hat als zugrundeliegendes Modell die Preston-Hypothese. Sie wurde jedoch um zeitlich variable Terme erweitert um zeitvariante Abtragsfunktion zu generieren. Dabei wurde zunächst ein zweidimensionales Modell entwickelt, welche die den Materialabtrag und die Verweilzeit iterativ berechnet. Hierbei können die Konturabweichung und die Materialabtragsfunktion durch Funktionen beschrieben werden, die zeitlich variabel sind. Hierdurch ist die Generierung und Darstellung von zeitvarianten Abtragsfunktionen möglich. Dieses Modell wurde in einem weiteren Schritt in ein dreidimensionales Modell überführt, bei der die Konturabweichung erneut durch iterative Berechnungen der Zielkontur angenähert wird. Dabei wird in den einzelnen Iterationen die Konturabweichung durch ein Rasterverfahren reduziert. Dieses Verfahren ist mit realen Polierprozessen vergleichbar. Abschließend wurde die Möglichkeit implementiert, experimentelle Daten mit dem Modell zu verarbeiten. Herausfordernd gestaltet sich dabei jedoch die Verarbeitung großer Datenmengen sowie die Überführung in einen Polieralgorithmus, welcher von Werkzeugmaschinen umgesetzt werden kann. Es können jedoch Abtragsfunktionen mithilfe der experimentellen Daten generiert werden, welche nicht nur verweilzeitgesteuert sind, sondern auch über den Polierdruck gesteuert werden können.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
Geschwindigkeitsabhängiger Materialabtrag beim Polieren/Influence of feed velocity on material removal for corrective polishing – Velocity dependent material removal in polishing. wt Werkstattstechnik online, 110(11-12), 796-799.
Adam, Barnabas; Karpuschewski, Bernhard & Riemer, Oltmann
-
Velocity dependent material removal in abrasive subaperture polishing: euspen’s 21st International Conference & Exhibition, Copenhagen, DK, June 2021. euspen’s 21st International Conference & Exhibition, Copenhagen, DK, June 2021. 07.-10. Juni 2021, virtual. euspen, Hrsg. virtual: euspen
Adam, B., Riemer, O. & Karpuschewski, B.
