Intelligentes Sensorsystem zur störgrößeninvarianten Konditionierung von Eigenspannungszuständen bei der Zerspanung von Ti-6Al-4V

FE-Simulation des Spanprozesses von Ti-6Al-4V

Im Forschungsvorhaben soll der Eigenspannungszustand des Werkstoffes Ti-6Al-4V im Außenlängsdrehprozess prozesssicher und verschleißunabhängig (störgrößeninvariant) eingestellt werden, indem mittels eines aufzubauenden Sensorsystems aus akustischen Sensoren die Segmentspanbildungsfrequenz als Prozesskenngröße erfasst, mit Hilfe des Prozesswissens der Einfluss des Verschleißzustandes des Werkzeuges als Prozessstörgröße bestimmt und durch die Regelung der Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeit sowie des Span- und Einstellwinkels als Prozessstellgrößen ausgeregelt wird. Das akustische Signal soll mit Hilfe eines Soft-Sensors mit einem primär durch FE-Simulationen erzeugten Prozesswissen verarbeitet und die erforderliche Führungsgröße zur Einstellung des auf die Bauteilrandschicht wirkenden thermo-mechanischen Lastkollektivs bestimmt werden, sodass durch Anpassung der Prozessstellgrößen der Randschichtzustand und damit das Bauteilverhalten unter Wechselbelastung unabhängig von einer werkzeugverschleißbedingten Werkzeuggeometrieveränderung auf konstant gutem Niveau gehalten werden kann.

Ziele der beantragten ersten Projektphase sind das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen den Prozessstellgrößen, dem Verschleißzustand der Wendeschneidplatte als Störgröße, der Segmentspanbildungsfrequenz als Prozesskenngröße und dem resultierenden Eigenspannungszustand im Bauteil sowie ein daraus abgeleitetes Prozessmodell für die Soft-Sensorik, welches die Basis für ein Prozessregelungsmodell für das Außenlängsdrehen bildet.

Antragsteller:

Projektbearbeiter:

Prof. Dr.-Ing. Fernando Puente León

Institut für Industrielle Informationstechnik (IIIT)

Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Tel.: +49 721 608-44520

E-Mail: puente@kit.edu
Daniel Schwär

Institut für Industrielle Informationstechnik (IIIT)

Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Tel.: +49 721 608-44517​

E-Mail: daniel.schwaer@kit.edu
Dr.-Ing. Frederik Zanger

wbk Institut für Produktionstechnik

Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Tel.: +49 721 608-42450

E-Mail: frederik.zanger@kit.edu
Stephan Dehen

wbk Institut für Produktionstechnik

Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Tel.: +49 1523 9502570

E-Mail: stephan.dehen@kit.edu