Softsensorik zur prozessintegrierten Beeinflussung der Bauteildauerfestigkeit bei der Drehbearbeitung von Aluminium

Die Prozesseingangsgrößen der spanenden Endbearbeitung beeinflussen die Oberflächenfeingestalt und Randschichteigenschaften der Werkstücke maßgeblich. Bisher erfolgt jedoch keine gezielte Konditionierung der Randschicht. Deshalb soll am Beispiel des Drehens der Legierung EN AW-2017 eine Softsensorik erforscht und entwickelt werden, durch die Veränderungen der Randschicht infolge des Zerspanungsprozesses vorhersagbar sind. Mit dem Ziel der Einstellung einer definierten Dauerfestigkeit des Bauteils kann die Regelung der Prozesseingangsgrößen in process erfolgen. Zur In-process-Erfassung von Temperaturen in der Scherzone ist die Konzeption und Implementierung neuartiger Sensorik vorgesehen, die den Seebeck-Effekt nutzt. Dazu wird die temperaturabhängige elektrische Spannung eines aus Werkzeug und Werkstück bestehenden Thermoelements verwendet. Ergänzend erfolgt in process die Bestimmung des Werkzeugverschleißzustands durch elektrische Messgrößen. Zusätzliche Sensorik in der Versuchseinrichtung soll Rückschlüsse auf das Randschichtgefüge ermöglichen. Das Messprinzip basiert auf dem korngrößenabhängigen elektrischen Randschichtwiderstand. Die In-process-Messgrößen des Zerspanungsprozesses werden mit den Prozesseingangsgrößen und den externen Messgrößen des Randschichtzustandes korreliert. Die ermittelten Abhängigkeiten und funktionalen Zusammenhänge bilden die mathematische Grundlage für die Erstellung des Softsensors.