Simulation und Optimierung des dynamischen Verhaltens von Spitzenlossschleifprozessen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Ziel der ersten Forschungsperiode war die Simulation des spitzenlosen Einstechschleifverfahrens sowie der resultierenden Werkstückqualität unter Berücksichtigung von geometrischen und kinematischen Prozesseinstellungen sowie statischen und dynamischen Eigenschaften der Werkzeugmaschine. Ziel des aktuellen Berichtszeitraums ist die gezielte Beeinflussung der komplexen Rundungsmechanismen beim spitzenlosen Einstechschleifen durch die Prozessregelung über eine aktive Auflageschiene. Diese Vorrichtung soll die Stabilitätsgrenzen in Richtung weniger günstiger Prozesseinstellungen und Maschinenverhalten ausweiten, um damit die Einrichtzeiten zu senken und die Produktivität des Prozesses zu steigern. Die Ergebnisse des Berichtszeitraumes zeigen, dass der komplexe Rundungsmechanismus beim spitzenlosen Einstechschleifen mit Hilfe der aktiven Auflageschiene gezielt beeinflusst werden kann. Es wurde aufgezeigt, dass durch eine geeignete Regelungsstrategie die Ausbildung bestimmter Polygone auf der Oberfläche unterdrückt bzw. zumindest verlangsamt werden kann. Gleichzeitig wurde nachgewiesen, dass die Effektivität der aktiven Auflageschiene von den dynamischen Eigenschaften der Maschine bzw. der Werkzeuge abhängt. Weiterhin wurde eine Konstruktion vorgestellt, die einen schnellen Wechsel des Auflageschienenwinkels erlaubt. Schließlich konnte nachgewiesen werden, dass die bisher in der Modellierung von Rundschleifprozessen meist vernachlässigte Rotationsdynamik der Scheiben einen erheblichen Einfluss auf den Prozessverlauf haben kann. Zukünftige Arbeiten sollten sich zunächst der systematischen Untersuchung der Möglichkeiten und Grenzen einer aktiven Auflageschiene widmen. Insbesondere sollte die Interaktion zwischen der aktiven Auflageschiene und der Maschine unter der Berücksichtigung der Rotationsdynamik der Scheiben simulativ und experimentell untersucht werden. Durch alternative Regelungsstrategien sollten Möglichkeiten zur gezielten Rundheitsverbesserung von Werkstücken mit einer hohen Ausgangswelligkeit gefunden werden. Neben der bereits untersuchten kraft-basierten Regelung erscheint eine bewegungs-basierte Regelung zur Unterdrückung des dynamischen Effektes sinnvoll. Die Auflageschiene erfüllt als eine geschlossene kompakte Einheit aus Sicht des mechanischen Aufbaus die Anforderungen bezüglich der Praxistauglichkeit bereits sehr gut. Aus Sicht der Aktorik und Energieversorgung bzw. der Regelungs-Hard- und -Software besteht dagegen Optimierungsbedarf.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Active Support Blade for Reduction of Chatter Vibration in Centerless Grinding. In: Neugebauer R.: Sustainable Production for Resource Efficiency and Ecomobility, Proceedings of International Chemnitz Manufacturing Colloquium, Chemnitz, 29.-30. September 2010, S. 889-896
Brecher, C.; Guralnik, A.; Klein, W.
- Adaptronik in Schleifmaschinen: Prozessregelung über hochdynamische Aktoreinheiten. In: Tagungsband 3rd European Conference on Grinding ECG, Aachen, 24.-25. November 2010, S. 3-1 3-24
Brecher, C.; Guralnik, A.; Hannig, S.; Klein, W.
- Aktive Regelung des spitzenlosen Einstechschleifprozesses. In: Jahrbuch Schleifen, Honen, Läppen und Polieren, 64. Jg., 2010, S. 67-81
Brecher, C.; Guralnik, A.
- Aktive Auflageschiene für das spitzenlose Einstechschleifen. Aachener Werkzeugmaschinenkolloquium AWK, 26.-27. Mai, 2011
Guralnik, A.
- Auflageschiene einer Spitzenlos-Schleifmaschine und Verfahren zur Durchführung eines Schleifvorgangs. Anmeldetag: 29.05.2009 Offenlegungsschrift DE 10 2009 23 234 A1. Deutsches Patent- und Markenamt. 02.12.2010
Guralnik, A.; Hannig, S.
