Entwicklung eines Ansteuermodells für prädiktive Ansteuerdaten zur Erweiterung der Prozessgrenzen von piezokinematischen Systemen für die Produktionstechnik

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Welf-Guntram Drossel
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik ; Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 406323989

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines prädiktiven Ansteuermodells für hochdynamische Piezo-Zusatzachsen, zum Einsatz in spanenden Werkzeugmaschinen. Mit Hilfe des zu entwickelnden Ansteuermodells soll es möglich sein die Zusatzachsen oberhalb der zulässigen Reglerbandbreite vorhersagbar und genau positionieren zu können ohne vorher einen aufwendigen iterativen Einarbeitungsprozess durchlaufen zu müssen. Bestehende Fertigungsgrenzen von Werkzeugmaschinensystemen können somit erweitert sowie die Flexibilität und Leistungsfähigkeit piezokinematischer Zusatzsysteme erhöht werden. Grundlage für die Modellbildung bilden dabei taktil ermittelte Geometriedaten an bearbeiteten Werkstücken. Durch die Verwendung der Werkstückmessdaten sollen dynamische Einflüsse aus dem Bearbeitungswerkzeug sowie dem Werkstück mit erfasst werden. Für die Modellbildung aus den Werkstückmessdaten sind geeignete Methoden der Systemidentifikation miteinander zu vergleichen und zu bewerten. Ein besonderer Fokus soll dabei, aufgrund aktueller technischer Entwicklungen, auf Methoden aus dem Bereich des maschinellen Lernens mit neuronalen Netzen gelegt werden. Zur Modellbildung sind die gemessenen Werkstückdaten in den Zeit-, Frequenz- oder Bildbereich zu transformieren und geeignete Merkmale zu extrahieren. Die Bandbreite des Modells wird dabei entscheidend durch die in den zur Werkstückbearbeitung verwendeten Testgeometrien bestimmt, da sich hieraus die Systemanregung in Verbindung mit der Drehzahl und anderer Parameter ableitet. Um die Modellbandbreite zu erhöhen ist daher die Art der Testgeometrien, die Bearbeitungsdrehzahl, Winkelausrichtung der Geometrie im Werkstück sowie Auslenkungsregime der Werkzeugschneide zu variieren. Für die praktische Versuchsdurchführung und Verifikation unter realen Prozessbedingungen steht ein 3-Achs-Bearbeitungszentrum mit piezokinematischen Zusatzachsen zur Verfügung. Die notwendige Reproduzierbarkeit bzw. Zeitinvarianz des Maschinenverhaltens ist dabei gewährleistet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen