Zim EddyGrind

Aus werkstoffseitiger Sicht kann der Schleifprozess als eine mechanische und thermische Belastung und eine kurzzeitige Wärmebehandlung mit lokaler plastischer Verformung angesehen werden, wobei die Höhe der thermischen Beeinflussung der Bauteilrandzone von einer Vielzahl an Einflussfaktoren abhängig ist. Der Schleifprozess ist als extrem kurzzeitiges Anlassen unter gleichzeitiger mechanischer Belastung mit anschließender Werkstoffselbstabschreckung zu verstehen. Dies verändert die molekulare bzw. atomare Struktur des Werkstücks und an den betroffenen Stellen die Härte. Schleifbrand ist eine thermisch bedingte Schädigung der geschliffenen Werkstückrandzonen und entsteht, wenn beim Schleifen eine zu große Wärmeentwicklung auftritt. Dies führt zu Anlasszonen, Neuhärtezonen bis hin zu Rissen, mit veränderter Härte und reduzierter Druckeigenspannung oder sogar Zugeigenspannung. Aus diesem Grund besteht großer Bedarf an einer Methodik zur Detektion und Vermeidung von thermischen Schäden durch Bearbeitung an Werkstücken. Genau dies soll im Rahmen dieses Projektes realisiert werden.

Voraussetzung für die In-Situ-Detektion von Schleifbrand und die Online-Optimierung von Schleifprozessen in Richtung auf maximale Zeit-Span-Volumina ist die Entwicklung eines neuartigen Prüfsystems, bestehend aus einem miniaturisierten Sensor („Prüfkopf“) und einem Analyseverfahren unter Verwendung spezieller Auswertealgorithmen für die Oberwellenanalyse. Grundlage hierfür ist die zerstörungsfreie Rissprüfung mit Wirbelströmen. Hervorragendes Merkmal des neuen Prüfsystems ist die hohe Prüfgeschwindigkeit bei gleichzeitig feiner Auflösung. Das neue Verfahren wird als Multifrequente Oberwellen-Analyse MOA bezeichnet.

Schematische Darstellung des Aufbaus zur Durchführung des online optimierten Schleifprozesses

Hier wird schematisch der geplante Aufbau des Gesamtsystems in einer Maschine mit integriertem Prüfkopf, die Auswerteelektronik (mit der die eigentliche MO-Analyse erfolgt), den Prozessrechner, auf dem die Regelalgorithmen abgearbeitet werden, und die Datenbank mit den Kennlinienfeldern für die verschiedenen Prozesse gezeigt. Der Aufbau lässt sich vorteilhaft mit einer offenen CNC-Steuerung bzw. einer Soft-SPS mit integrierten CNC-Funktionen realisieren. Das System soll auftretenden Schleifbrand bzw. thermische Belastung automatisch detektieren und dies mittels eines Signales an die Bearbeitungsmaschine weitergeben, damit diese die Prozessparameter auf die aktuelle Situation anpassen kann.