Gezielte Einstellung von Randzoneneigenschaften mittels In-Prozess-Überwachung und adaptiver Prozessführung beim Schleifen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Martin Dix; Dr.-Ing. Jérémy Epp; Professor Dr.-Ing. Bernhard Karpuschewski
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 401804277

Übergeordnetes Ziel dieses Forschungsvorhabens ist der Aufbau einer auf in-Prozess-erfassten Messgrößen basierenden Regelung von Schleifprozessen zur gezielten Einstellung von Randzoneneigenschaften.In der ersten Projektphase wurde als Basis für die angestrebte Regelung eine In-Prozess-Überwachung des Randzonenzustandes realisiert. Nach Maßnahmen zur Implementierung und zum Verschleißschutz der Sensoren konnten durch In-Prozess-Messungen des Barhausenrauschens Änderungen des Eigenspannungszustandes bereits vor der Entstehung von sichtbarem Schleifbrand detektiert werden. Zusätzlich wurde Prozesswissen in Form einer analytisch hergeleiteten thermischen Prozessgrenze genutzt. Durch die Bewertung der kontaktflächenbezogenen Schleifleistung Pc“ und der Kontaktzeit ∆t kann durch Nitalätzung oder im Schliff sichtbarer Schleifbrand bei unterschiedlichen Schleifprozessen (Wälz-, Rund-, Flach- und Profilschleifen) vermieden werden.In Phase 2 werden insbesondere die Messsignale der piezobasierten Kraftmessung (Schleifleistung Pc) und der In-Prozess-Mikromagnetik mit dem Prozesswissen zu einem Softsensorsignal zusammengeführt, welches mit Hilfe zu entwickelnder Algorithmen eine Regelung des jeweils angewendeten Schleifverfahrens erlauben soll. Die dazu nötigen Arbeiten beinhalten die Validierung des Prozessmodells beziehungsweise der Prozessgrenze für verschiedene Kontaktzeiten, Schleifprozesse und Schleifkörper. Außerdem sind Untersuchungen zur Robustheit von Sensorik und Softsensorkomponenten ebenso wie zu den Entstehungsur-sachen von mikromagnetischen Signalen und Signaländerungen vorgesehen. Der Aufbau einer prozessnahen und einer In-Prozess-Regelung für Rund- und Unrundschleifprozesse werden angestrebt, um je nach Anwendung Störgrößen wie inkonsistente Randzonenzustände vor dem Schleifprozess, ungleichmäßige Verteilung des Schleifaufmaßes und Irregularitäten des Schleifprozesses (z.B. Schleifscheibenverschleiß) zu kompensieren. Ziel dieser Regelungen ist ein reproduzierbarer optimaler Randzonenzustand nach dem Schleifprozess zu gewährleisten.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2086: Oberflächenkonditionierung in Zerspanungsprozessen