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.