Distortion containment during grinding by computer-assisted identification of compensation-strategies

• Applicants: Professor Dr.-Ing. Carsten Heinzel; Professor Dr.-Ing. Michael Friedrich Zäh
• Subject Area: Metal-Cutting and Abrasive Manufacturing Engineering
• Term: from 2018 to 2022
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 402705371

• Final Report Year: 2023

Final Report Abstract

Das Projekt befasst sich mit der FEM-basierten Abbildung der Verzugsentstehung beim Profilschleifen in einer V-Nut und einer entsprechenden Kompensation bei Stahlwerkstücken ähnlich den Linearführungsschienen. Sowohl bei einer Variation der Zustellung als auch der Vorschubgeschwindigkeit konnten sehr gute numerische Ergebnisse erzielt werden. Somit konnten die Verzüge für unterschiedliche Parametersätze, dem Experiment entsprechend, vorhergesagt werden. Nicht nur die Verzugsentstehung während des Schleifens wurde experimentell bestimmt, auch mögliche Kompensationsansätze wurden verfolgt und diskutiert. Möglichkeiten der thermischen Bearbeitung durch einen Laser sowie der mechanischen Einflussnahme durch einen Festwalzprozess zeigten, dass es so möglich ist, gezielt Eigenspannungen entgegen denjenigen, welche durch das Schleifen entstanden sind, einzubringen und auf diese Weise Verzüge zumindest teilweise zu kompensieren. Die untersuchten Ansätze zur fertigungstechnischen Kompensation von Werkstückverzügen wurden anschließend kombiniert, um die auftretenden Wechselwirkungen zu analysieren und deren spezifische Potenziale nutzen zu können. Die Identifikation der optimalen Kompensationsstrategien erfolgte mittels der Simulation und die Umsetzung in der Versuchsumgebung, so dass eine Validierung der Simulationsergebnisse sowie eine eventuell erforderliche Kalibrierung und Anpassung der verwendeten Modelle und Simulationen ermöglicht wurde.

Publications

• 3D modeling and simulation of thermal effects during profile grinding. Production Engineering, 14(5-6), 655-665.
  Schieber, C.; Hettig, M.; Zaeh, M. F. & Heinzel, C.
  
• Verzugskompensation beim Schleifen/Distortion compensation during grinding. Computer-aided modelling of distortion compensation strategies. wt Werkstattstechnik online, 110(03), 159-165.
  Schieber, Christian; Hettig, Matthias-Alexander; Zäh, F. Michael & Heinzel, Carsten
  
• Evaluation of approaches to compensate the thermo-mechanical distortion effects during profile grinding. Procedia CIRP, 102(2021), 331-336.
  Schieber, Christian; Hettig, Matthias; Zaeh, Michael F. & Heinzel, Carsten
  
• Combination of Thermal and Mechanical Strategies to Compensate for Distortion Effects during Profile Grinding. Machines, 10(12), 1240.
  Schieber, Christian; Hettig, Matthias; Zaeh, Michael Friedrich & Heinzel, Carsten
  
• Modeling of Deep Rolling as a Distortion Compensation Strategy during Profile Grinding. Key Engineering Materials, 926 (2022, 7, 22), 897-905.
  Schieber, Christian; Hettig, Matthias; Zaeh, Michael F. & Heinzel, Carsten
  
• Modeling of laser processing as a distortion compensation strategy for profile grinding. Production Engineering, 17(1), 47-56.
  Schieber, Christian; Hettig, Matthias; Müller, Valentin; Zaeh, Michael F. & Heinzel, Carsten
  
• Verzugskompensation beim Profilschleifen mittels simulativ ausgelegter thermischer und mechanischer Oberflächenbearbeitung. In: Hoffmeister, H.-W.; Denkena, B.: Schleifen, Honen, Läppen und Polieren 70 ISBN: 978-3-8027-3176-1
  Schieber, C.; Hettig, M.; Zäh, F. M.; Heinzel, C.