Prozessanalyse beim spitzenlosen Durchgangsschleifen mittels zeit- und frequenzdiskreter Auswertung des Acoustic-Emission-Signals

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Bergs
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 569521597

Beim Spitzenlosschleifen von rotationssymmetrischen Werkstücken erfolgt die Führung und Positionierung des Werkstücks im Schleifspalt durch den Kontakt zu Schleifscheibe, Auflageschiene und Regelscheibe. Durch eine hauptzeitparallele Werkstückzuführung ist das wirtschaftliche Potenzial des Verfahrens für die Fertigung großer Stückzahlen hoch. Die Prozessüberwachung ist jedoch komplex, da Kraftsensorik mangels Werkstückeinspannung nicht integriert werden kann. Folglich ist auch die Erforschung der Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge zwischen den Prozesseingangsgrößen, den verschleißbedingten Änderungen der Kontaktbedingungen des Werkstücks an Schleifscheibe, Regelscheibe und Auflageschiene mit konventionellen Messmethoden nicht möglich. Daher ist das Ziel dieses Vorhabens die Modellierung der verschleißbedingten Änderung der Kontaktbedingungen an Schleif-, Regelscheibe und Auflageschiene beim spitzenlosen Durchgangsschleifen zur Erklärung und Vorhersage von Prozessergebnisänderungen für eine adaptive, ressourcenschonende Prozessführung. Hierzu soll eine datengetrieben-empirische Methodik entwickelt und eingesetzt werden. Eigene Vorarbeiten zur Plausibilisierung der Methodik wurden erfolgreich abgeschlossen. Sie zeigten, dass eine zeit- und frequenzdiskrete Auswertung von Acoustic-Emission-Signalen zur Erreichung des Ziels geeignet ist. Zunächst wird im Forschungsvorhaben eine Mess- und Auswertemethodik zur Erfassung der bauteilbezogenen Prozesszustandsgrößen beim spitzenlosen Durchgangsschleifen erarbeitet und für einen Schleifprozess mit systematisch variierten Prozessparametern validiert. Diese Methodik wird anschließend zur Identifikation der Ursachen von verschleißbedingten Prozessabweichungen weiterentwickelt, indem Versuche mit diskreten Verschleißzuständen durchgeführt werden. Hierdurch wird ermöglicht, eine festgestellte Veränderung im Körperschallsignal der verursachenden Kontaktstelle (Werkstück-Schleifscheibe, Werkstück-Regelscheibe und Werkstück-Auflageschiene) zuzuordnen. Abschließend wird das Modell für gleichzeitige und zeitkontinuierliche Verschleißfortschritte an Schleif- und Regelscheibe sowie Auflageschiene qualifiziert. Durch eine Kombination des bis hierhin entwickelten datengetriebenen Modells mit bestehenden empirisch-analytischen Modellen erfolgt eine Erklärung der Variation der Bauteilergebnisgrößen in Abhängigkeit von den verschleißbedingt veränderten Kontaktbedingungen. Das Ziel des Folgevorhabens ist die Entwicklung eines Gestaltungsmodells durch Anwendung von bestehenden empirisch-analytischen Prozessmodellen des Spitzenlosschleifens in Kombination mit der in Phase 1 zu entwickelnden datengetriebenen Methodik sowie den ebenfalls in Phase 1 identifizierten Ursache-Wirkungs-Zusammenhängen zur gezielten Identifikation geeigneter Parameterkombinationen zum Zweck der gezielten Erzeugung definierter Prozessergebnisse.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen