Datengetriebene Identifikation und Erklärung von Prozessänderungen infolge von werkstück- und werkzeugseitigen Chargenschwankungen beim Flachschleifen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Bergs
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 552756260

Die Prozesszustands- und Ergebnisgrößen von Schleifprozessen werden durch eine Vielzahl von Prozesseingangsgrößen beeinflusst. Um die Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge zwischen den Prozesseingangs-, Prozesszustands- und Prozessergebnisgrößen zu erklären, wurden in bisherigen Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Schleiftechnik hauptsächlich empirische und numerische Modelle entwickelt. Ein Nachteil dieser bisher entwickelten Modelle ist, dass ihre Gültigkeit durch das jeweils verwendete Werkzeug und Werkstück, die versuchsplanspezifischen Prozessparameter, den eingesetzten Kühlschmierstoff und ggf. auch Randbedingungen wie die Werkzeugmaschine, die Umgebungstemperatur oder die Maschinenbedienenden eingeschränkt ist. Eine Änderung der aufgezählten Prozesseingangsgrößen führt zu einer Änderung der Prozesszustands- und Ergebnisgrößen und erfordert daher ein neues oder erweitertes empirisches oder numerisches Prozessmodell. Da Chargenschwankungen von den eingesetzten Werkzeugen und Werkstücken innerhalb der bisherigen empirischen oder numerischen Modelle nicht berücksichtigt werden, ist eine Übertragung der Modelle in die Praxis nur eingeschränkt möglich. Bei Schleifprozessen mit spezifikationsgleichen Werkstücken oder Werkzeugen treten infolgedessen oftmals Abweichungen zwischen gemessenen und modellierten Ergebnissen auf. Die systematische Erfassung von werkstück- und werkzeugseitigen Chargenschwankungen in den Prozesseingangsgrößen beim Flachschleifen und deren Auswirkungen auf die Prozessergebnisgrößen wurden bislang nicht erforscht. Davon abgeleitet ist nicht bekannt, inwiefern werkstück- und werkzeugseitige Chargenschwankungen eine Veränderung im thermo-mechanischen Belastungskollektiv des Flachschleifprozesses hervorrufen, durch datengetriebene Methoden identifiziert und resultierende Abweichungen in den Prozessergebnisgrößen erklärt und prognostiziert werden können. Das Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung eines kombinierten Modells zur Identifikation von werkstück- und werkzeugseitigen Chargenschwankungen beim Schleifen sowie zur Erklärung und Prognose der daraus resultierenden Prozessabweichungen. Das Forschungsvorhaben fußt auf der quantitativen Charakterisierung von werkzeug- und werkstückseitigen Chargenschwankungen durch sowohl Werkstoff- als auch Topographieanalysen. Über Abricht- und Schleifuntersuchungen werden die Änderungen in den Prozesszustands- und Ergebnisgrößen in Abhängigkeit von der Werkzeug- und Werkstückcharge beschrieben und erklärt. Die prozessparallele Identifikation der werkzeugseitigen Chargenschwankungen wird über die datengetriebene Auswertung von Maschinensteuerungs- und Sensordaten beim Abrichten ermöglicht. Darauf aufbauend werden in Schleifuntersuchungen die Werkstückchargen datengetrieben identifiziert und die chargenabhängigen Prozessergebnisgrößen vorhergesagt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen