Teilprojekt B3

Zerspanen – Produktionsfamilien bei gleicher Qualität

Teilprojekt B3 hat das Ziel, den Einfluss von Unsicherheit beim Gewindebohren zu beherrschen.

Wie bei der in den vorigen Förderperioden betrachteten Prozesskette Bohren/Reiben handelt es sich um einen zwei-stufigen Prozess am Ende der Werkwertschöpfungskette. Zur Vermeidung von Bauteilausschuss müssen kritische Verfahrensfehler wie Werkzeugbruch verhindert werden. Hierzu werden im Rahmen des Teilpro-jekts passive und aktive Maßnahmen angewandt, welche auf weiter zu entwickelnden Simulationsmodellen der vorherigen Förderperiode aufbauen. Diese setzen sowohl auf Werkzeug- als auch Maschinenebene an, um trotz auftretender Unsicherheit im Bearbeitungsprozess die benötigte Bauteilqualität sicherzustellen.

Motivation

Abbildung 1: In Folge von Prozessfehlern gebrochenes Werkzeug
Abbildung 1: In Folge von Prozessfehlern gebrochenes Werkzeug

Die bisherigen Forschungsarbeiten zur Modellierung des Gewindebohrens lassen Unsicherheit entweder komplett unbeachtet oder setzen den Fokus lediglich auf die Vorhersage der Änderung von Prozesskräften in Folge auftretender Unsicherheit. Methoden zur Detektion der Unsicherheit bereits während des Prozesses und Möglichkeiten zur Umsetzen entsprechender Maßnahmen zur Beherrschung der auftretenden Unsicherheit wurden bisher allerdings noch nicht verfolgt.

Zielsetzung

Ziel des Teilprojekts ist es, die bereits erarbeiteten Modelle und Methoden des Reibens auf das Gewindebohren zu adaptieren und entsprechend zu erweitern. Durch das gewonnene Prozessverständnis soll die Umsetzung eines resilienten Gewindebohrprozesses ermöglicht werden, mit dem die auftretende Unsicherheit beim Gewindebohren beherrscht werden kann.

Abbildung 2: Modellierung des Gewindebohrprozesses
Abbildung 2: Modellierung des Gewindebohrprozesses

Vorgehensweise

Folgende Maßnahmen zur Beherrschung von Unsicherheit beim Gewindebohren werden im Rahmen der dritten Förderperiode verfolgt:

  • Erweiterung des vorhandenen Simulationsmodells zur Beschreibung des Spanquerschnitts und der auftretenden Prozesskräfte
  • Analyse des Einflusses unterschiedlicher Arten von Strukturunsicherheit auf den Gewindebohrprozess
  • Integration von Sensorik in die Werkzeuge bzw. den Werkzeughalter zur Identifikation auftretender Abweichungen vom idealen Gewindebohrprozess
  • Ableiten robuster Bearbeitungsstrategien zur Minimierung der Auswirkung auftretender Unsicherheit
  • Entwicklung einer lernenden Prozessregelung für einen resilienten Gewindebohrprozess

Teilprojektleiter

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Prof. Dr.-Ing. Eberhard Abele | Emeritus
Prof. Dr.-Ing. Eberhard Abele