Modellbasierte Online-Bewertung von Fräsprozessen

Zur Realisierung einer autonomen, bauteilgetriebenen Produktion wird derzeit der Einsatz intelligenter, vernetzter Objekte innerhalb einer intelligenten Produktion erforscht. Um den steigenden Informationsbedarf dieser Vision zukünftig decken zu können, sind Verfahren zur Erfassung, Verarbeitung und Bewertung von Zustandsinformationen von Produkten und Ressourcen in einer Produktion zu entwickeln. Insbesondere die Aufwände zur Erfassung der individuellen Qualitätsmerkmale eines Werkstückes in der Fertigung müssen gesenkt werden, um zukünftig schneller und effizienter auf Qualitäts­ab­weichungen reagieren zu können. Um die aktuelle Werkstückqualität auf­wands­arm aus dem Prozess heraus bewerten zu können, wird in dieser Arbeit ein modell­basiertes Verfahren zur Online-Bewertung der Werk­stück­qualität auf Basis von Zerspankräften beim Fräsen entwickelt und experimentell validiert. Zur modellbasierten Berechnung von Qualitätsmerkmalen werden systematische Qualitätseinflüsse bei der Fräsbearbeitung untersucht und abgebildet. Dadurch ist es bspw. möglich, die Werkzeugverformung aus gemessenen Zerspankräften zu berechnen und den daraus resultierenden Formfehler am Werkstück zu bestimmen.

Weiterhin wird der Einfluss des Werkzeugrundlauffehlers auf den Fräsprozess untersucht, um ihn anhand charakteristischer Merkmale aus den gemessenen Zerspankräften identi­fizieren zu können. Damit kann der Einfluss des identi­fizierten Rundlauffehlers auf die resultierende Oberflächengüte des Werk­stücks berechnet werden. Die in dieser Arbeit entwickelten Berechnungs- und Bewertungsverfahren werden im Rahmen experi­men­teller Unter­suchun­gen gegenüber industriellen Anforderungen validiert. Die Online-Bewertung von Fräsprozessen wird anhand einer prototypischen Umsetzung an einem Referenz­prozess verifiziert. Hiermit wird abschließend gezeigt, dass das entwickelte Verfahren zur Online-Bewertung von Fräsprozessen aktuelle Zustandsinformationen von Werkzeug und Werkstück mit hoher Güte aus Prozesssignalen berechnet und online bewertet.