Productivity increase in tool grinding with the help of a "sensing" spindle
Final Report Abstract
Im Rahmen des durchgeführten Projekts wurden ein funktionsfähiger Prototp der „fühlenden” Spindel aufgebaut, ein vereinfachtes Nachgiebigkeitsmodell für Schaftwerkzeuge abgeleitet und abschließend beides verwendet, um eine Abdrängungskompensation beim Werkzeugschleifen umzusetzen. Zunächste wurde eine simulative Analyse der Dehnungsverteilung an der Werkstückspindel durchgeführt, um die optmalen Sensorpositionen für die Halbleiter Dehnungsmessstreifen zu identifizieren. Dabei wurde zur Steigerung der Dehnung eine Optimierung der Dehnungsverteilung durch eine speziel ausgelegte Kerbe umgesetzt. Anschließend wurde die Konstruktion der Spindel für die Applikation der senorischen Komponenten inklusive der Auswerteelektronik angepasst. Zudem wurde ein Konzept zur Energie- und Datenübertragung und die zu implementierenden Auswerteelektronik entwickelt. Hier wurde eine akku-basierte Lösung entwickelt, die über ein Funkmodul die digitalisierten Messdaten an einen Industrie-PC sendet. Mit dem Industrie-PC werden parallel die Achsdaten und Achsströme der Werkzeugschleifmaschine aufgezeichnet. Nach der Inbetriebnahme der „fühlenden“ Spindel wurden die Sensitivität sowie die Temperaturabhängigkeit der Dehnungsmessstreifen charakterisiert. Anhand der Messdaten der verwendeten Halbleiter-DMS, einem Temperatursensor und den Maschinendaten wurde eine Kraftrekonstruktion für die radialwirkende Abdrängungskraft umgesetzt. Des Weiteren wurde das Potential der „fühlenden“ Spindel für die Verschleißerkennung des Werkzeugs sowie die Überwachung des Spannzustands aufgezeigt. Für das Nachgiebigkeitsmodell wurde der Ansatz des einseitig eingespannten Biegebalkens erweitert und durch experiemtelle Daten parametrisiert. Anhand von Versuchen wurde das Nachgiebigkeitsmodell validiert. Abschließend wurden das Nachgiebigkeitsmodell und die „fühlende“ Spindel verwendet, um eine Abdränungskompensation umzusetzen. Dabei wurde anhand der gemessenen Prozesskräfte und dem Nachgiebigkeitsmodell die Abdrängung des Werkstücks entlang der Auskraglänge berechnet. Diese wurde anschließend im NC-Code des Schleifprogramms in der Zustellung berücksichtigt, um eine Kompensation zu erzielen. Diese wurde abschließend experimentell validiert.
Publications
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Mit fühlender Schleifspindel zu höherer Genauigkeit, NC Fertigung, 41 Nr. 11, S. 42-45
Denkena, B., Bergmann, B. & Buhl, H.
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Sensible Spindel steigert Produktivität - System fühlt Prozesskräfte beim Werkzeugschleifen und kompensiert Abdrängung, Industrieanzeiger, 12, S. 54-55
Denkena, B., Bergmann, B. & Buhl, H.
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Abdrängungskompensation beim Werkzeugschleifen, phi Produktionstechnik Hannover informiert
Buhl, H.
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Sensorische Schleifspindel fühlt Prozesskräfte beim Werkzeugschleifen. Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, 117(10), 682-685.
Denkena, Berend; Klemme, Heinrich & Buhl, Henning
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Feeling spindle for process force measurement in tool grinding, 15th International Conference & Exhibition Lamdamap Edingburgh, S.10
Denkena, B.; Klemme, H. & Buhl, H.
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Mit sensorische Spindel zum Werkzeugschleifen ohne Stützlünette, MM Maschinenmarkt. Vol. 129, Nr.5, S. 54-57
Denkena, B.; Klemme, H. & Buhl, H.
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Mit sensorischer Spindel zum Werkzeugschleifen ohne Stützlünette, MM MaschinenMarkt Vol, 129, Nr. 5, S. 54-57
Denkena, B., Klemme, H. & Buhl, H.
