Die Feinbearbeitung, d. h. das Entfernen von Vorbearbeitungsspuren und Einstellen einer definierten Bauteiloberflächengüte mittels spanender oder abtragender Verfahren, ist der letzte Bearbeitungsschritt bei der Herstellung von Werkzeugen und Formen. Dieser Schritt wird bis heute in bis zu 95% aller Erzeugnisse manuell ausgeführt. Die Feinbearbeitung kann hierbei bis zu 30% der Gesamtbauteilfertigungskosten ausmachen. Zur Automatisierung dieses Prozesses wurden bereits intensive Bestrebungen unternommen, welche zu Teilerfolgen geführt haben. Eine maschinelle Bearbeitung von gekrümmten Werkzeugstahloberflächen ist aufgrund einer mangelnden Anpassungsfähigkeit, kleinen Bauräumen, geringen Zerspan- oder Abtragsraten, sowie verfahrensbedingter Einschränkungen jedoch weiter nicht möglich. Das kraftgeregelte Schleifen ist ein Automatisierungsansatz, welcher sich durch niedrige Investitionskosten, flexible Anwendbarkeit in Werkzeugmaschinen und mit Robotern sowie eine potenziell hohe Zerspanleistung auszeichnet. Der Stand der Technik forciert einen Feinbearbeitungsprozess, bei der mithilfe einer Prozessregelung eine konstante, definierte Prozesskraft des Werkzeugs auf das Werkstück eingestellt wird. Eine Änderung der Kontaktzone im Werkzeugeingriff wird nicht berücksichtigt. Dies kann zu einem inhomogenen Schleifprofil führen, sodass eine vollständige Prozessautomatisierung nicht durchgeführt werden kann. Darüber hinaus werden durch den Prozess und das Werkzeug bedingte Spuren auf dem Bauteil erzeugt, welche nach wie vor händisch entfernt werden müssen. Ziel dieser Arbeit ist es daher, ein neuartiges Verfahren zu entwickeln, welches eine Kontaktzonenänderung im Wirkspalt des Werkzeuges und Werkstückes mithilfe eines variationskraft- und bahnabstandsgeregelten Schleifprozesses berücksichtigt. Mithilfe einer zonalen Anpresskraftänderung durch einen Variationskraftregelungsprozess und Bahnabstandsanpassung soll eine konstante Pressung im Schneideneingriff und damit eine homogene Schleifprofiltiefe auf gekrümmten Oberflächen erreicht werden. Darüber hinaus soll dem Prozess eine Schwingungsunterstützung überlagert werden, sodass durch die Oszillation das Auftreten kinematisch induzierter Bearbeitungsspuren vermieden wird. Schlussendlich mündet die Arbeit in der Entwicklung und Qualifizierung eines variationskraftgeregelten, schwingungsunterstützten Schleifsystems. Das System bündelt beide Ansätze hybride und ermöglicht eine Bearbeitung von gekrümmten Oberflächen.
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Autor Hähnel, Sebastian
Gewicht 0.268 kg
Erscheinungsdatum 22.07.2024
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Prozesstechnologie

Hähnel, Sebastian

Das variationskraftgeregelte, schwingungsunterstützte Schleifen von gekrümmten Werkzeugstahloberflächen mit gummigebundenen Schleifstiften

ISBN: 978-3-98555-225-2
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Kurzbeschreibung

Der Stand der Technik forciert eine Feinbearbeitung, bei der eine konstante Prozesskraft des Werkzeugs eingestellt wird. Eine Änderung der Kontaktzone im Werkzeugeingriff wird nicht berücksichtigt. Dies führt zu einem inhomogenen Schleifprofil. Durch einen Variationskraftregelungsprozess wird diese Problematik adressiert. Weiter wird dem Prozess eine Schwingungsunterstützung überlagert, sodass durch die Oszillation das Auftreten kinematisch induzierter Bearbeitungsspuren vermieden werden soll. 

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