Werkzeugmaschine zur Erforschung des Drehzahlsynchron-Schleifens

Matthias Steffan

Publikation: StudienabschlussarbeitDissertationForschung

Abstract

Die vorliegende Dissertation untersucht die neuartige Finishing-Technologie des Drehzahlsynchron-
Schleifens. Außerdem stellt die Entwicklung und Anwendung einer maßgeschneidertenWerkzeugmaschine
für die Erforschung von Hochleistungs-Schleifprozessen den Kern
dieser Arbeit dar.
Die Betrachtung der Maschinenkonstruktion befasst sich sowohl mit der Umsetzung von konventionellem
Hochleistungsschleifen als auch mit dem Drehzahlsynchron-Schleifen. Die Konstruktion
und Auslegung sowie die Antriebs- und Führungskomponenten samt dessen Steuerung
sind speziell für die Untersuchung aktueller und zukünftiger Forschungsthemen das
Rund- und Unrundschleifen betreend ausgelegt. Eine gewichtsoptimierte Struktur des Kreuzschlittens
der X1-Z1-Achse in Kombination mit hydrostatischen Lagerungen ermöglicht die
Ezienzsteigerung des konventionellen Unrundschleifprozesses und beschleunigt das Abrichten
von unrunden oder strukturierten Schleifscheiben für den Drehzahlsynchron-Schleifprozess.
Durch detaillierte Parameterstudien und durch den Benchmark verschiedenerWerkzeuge hinsichtlich
Körnung, Bindung und Porosität werden Prozessfenster für den Drehzahlsynchron-
Schleifprozess gefunden. Die spezielle Kinematik des Prozesses, beiwelcher dieselben Schneidkanten
an der Schleifscheibe immer dieselben Punkte amWerkstück bearbeiten, erönet großes
Potential. So können Mikro-Strukturen wie Riblets zur Reibungsminimierung und Makro-
Stukturen in Form von beliebigen dreidimensional unrunden Geometrien hergestellt werden.
Darüber hinaus können mithilfe des Drehzahlsynchron-Schleifprozesses diese beiden Eigenschaften
der Makro und Mirko-Strukturierung auf demselben Bauteil unter derselben Aufspannung
in nur einem Einstech-Schleifzyklus für Schruppen und einem für Schlichten abgebildet
werden.
Die Ergebnisse der Arbeit zeigen erstmals, dass mithilfe des Drehzahlsynchron-Schleifens
Oberächengüten erzeugt werden können, die den hohen Anforderungen an Finishing-Verfahren
entsprechen. Ein externer Regelkreis, welcher im Zuge des FFG Projektes Adaptive
Grinding Process (AGriPro) entwickelt wurde, hilft das Ziel zu erreichen. Dieser ermöglicht
eine Prozesssadaptierung, welche vorrangig beim Schlichten eingesetzt wird. Beim Schruppen
können nachweislich gleiche Zeitspanvolumina wie beim konventionellen Schleifen erreicht
werden und das bei gleichzeitig reduzierten Bearbeitungskräften und somit reduziertem
Schleifscheiben-Verschleiß.
Titel in ÜbersetzungWerkzeugmaschine zur Erforschung des Drehzahlsynchron-Schleifens
Originalspracheenglisch
QualifikationDoctor of Philosophy
Gradverleihende Hochschule
  • Technische Universität Graz (90000)
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Haas, Franz, Betreuer
Datum der Bewilligung15 Jan 2018
PublikationsstatusVeröffentlicht - 15 Jan 2018

Schlagwörter

  • Schleifen, Grinding, RPM-Synchronous, Machine-Tool

Fields of Expertise

  • Mobility & Production

Dies zitieren

Machine-Tool for Research in Synchronous Grinding. / Steffan, Matthias.

2018. 151 S.

Publikation: StudienabschlussarbeitDissertationForschung

Steffan, M 2018, 'Machine-Tool for Research in Synchronous Grinding', Doctor of Philosophy, Technische Universität Graz (90000).
Steffan, Matthias. / Machine-Tool for Research in Synchronous Grinding. 2018. 151 S.
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TY - THES

T1 - Machine-Tool for Research in Synchronous Grinding

AU - Steffan, Matthias

PY - 2018/1/15

Y1 - 2018/1/15

N2 - Die vorliegende Dissertation untersucht die neuartige Finishing-Technologie des Drehzahlsynchron-Schleifens. Außerdem stellt die Entwicklung und Anwendung einer maßgeschneidertenWerkzeugmaschinefür die Erforschung von Hochleistungs-Schleifprozessen den Kerndieser Arbeit dar.Die Betrachtung der Maschinenkonstruktion befasst sich sowohl mit der Umsetzung von konventionellemHochleistungsschleifen als auch mit dem Drehzahlsynchron-Schleifen. Die Konstruktionund Auslegung sowie die Antriebs- und Führungskomponenten samt dessen Steuerungsind speziell für die Untersuchung aktueller und zukünftiger Forschungsthemen dasRund- und Unrundschleifen betreend ausgelegt. Eine gewichtsoptimierte Struktur des Kreuzschlittensder X1-Z1-Achse in Kombination mit hydrostatischen Lagerungen ermöglicht dieEzienzsteigerung des konventionellen Unrundschleifprozesses und beschleunigt das Abrichtenvon unrunden oder strukturierten Schleifscheiben für den Drehzahlsynchron-Schleifprozess.Durch detaillierte Parameterstudien und durch den Benchmark verschiedenerWerkzeuge hinsichtlichKörnung, Bindung und Porosität werden Prozessfenster für den Drehzahlsynchron-Schleifprozess gefunden. Die spezielle Kinematik des Prozesses, beiwelcher dieselben Schneidkantenan der Schleifscheibe immer dieselben Punkte amWerkstück bearbeiten, erönet großesPotential. So können Mikro-Strukturen wie Riblets zur Reibungsminimierung und Makro-Stukturen in Form von beliebigen dreidimensional unrunden Geometrien hergestellt werden.Darüber hinaus können mithilfe des Drehzahlsynchron-Schleifprozesses diese beiden Eigenschaftender Makro und Mirko-Strukturierung auf demselben Bauteil unter derselben Aufspannungin nur einem Einstech-Schleifzyklus für Schruppen und einem für Schlichten abgebildetwerden.Die Ergebnisse der Arbeit zeigen erstmals, dass mithilfe des Drehzahlsynchron-SchleifensOberächengüten erzeugt werden können, die den hohen Anforderungen an Finishing-Verfahrenentsprechen. Ein externer Regelkreis, welcher im Zuge des FFG Projektes AdaptiveGrinding Process (AGriPro) entwickelt wurde, hilft das Ziel zu erreichen. Dieser ermöglichteine Prozesssadaptierung, welche vorrangig beim Schlichten eingesetzt wird. Beim Schruppenkönnen nachweislich gleiche Zeitspanvolumina wie beim konventionellen Schleifen erreichtwerden und das bei gleichzeitig reduzierten Bearbeitungskräften und somit reduziertemSchleifscheiben-Verschleiß.

AB - Die vorliegende Dissertation untersucht die neuartige Finishing-Technologie des Drehzahlsynchron-Schleifens. Außerdem stellt die Entwicklung und Anwendung einer maßgeschneidertenWerkzeugmaschinefür die Erforschung von Hochleistungs-Schleifprozessen den Kerndieser Arbeit dar.Die Betrachtung der Maschinenkonstruktion befasst sich sowohl mit der Umsetzung von konventionellemHochleistungsschleifen als auch mit dem Drehzahlsynchron-Schleifen. Die Konstruktionund Auslegung sowie die Antriebs- und Führungskomponenten samt dessen Steuerungsind speziell für die Untersuchung aktueller und zukünftiger Forschungsthemen dasRund- und Unrundschleifen betreend ausgelegt. Eine gewichtsoptimierte Struktur des Kreuzschlittensder X1-Z1-Achse in Kombination mit hydrostatischen Lagerungen ermöglicht dieEzienzsteigerung des konventionellen Unrundschleifprozesses und beschleunigt das Abrichtenvon unrunden oder strukturierten Schleifscheiben für den Drehzahlsynchron-Schleifprozess.Durch detaillierte Parameterstudien und durch den Benchmark verschiedenerWerkzeuge hinsichtlichKörnung, Bindung und Porosität werden Prozessfenster für den Drehzahlsynchron-Schleifprozess gefunden. Die spezielle Kinematik des Prozesses, beiwelcher dieselben Schneidkantenan der Schleifscheibe immer dieselben Punkte amWerkstück bearbeiten, erönet großesPotential. So können Mikro-Strukturen wie Riblets zur Reibungsminimierung und Makro-Stukturen in Form von beliebigen dreidimensional unrunden Geometrien hergestellt werden.Darüber hinaus können mithilfe des Drehzahlsynchron-Schleifprozesses diese beiden Eigenschaftender Makro und Mirko-Strukturierung auf demselben Bauteil unter derselben Aufspannungin nur einem Einstech-Schleifzyklus für Schruppen und einem für Schlichten abgebildetwerden.Die Ergebnisse der Arbeit zeigen erstmals, dass mithilfe des Drehzahlsynchron-SchleifensOberächengüten erzeugt werden können, die den hohen Anforderungen an Finishing-Verfahrenentsprechen. Ein externer Regelkreis, welcher im Zuge des FFG Projektes AdaptiveGrinding Process (AGriPro) entwickelt wurde, hilft das Ziel zu erreichen. Dieser ermöglichteine Prozesssadaptierung, welche vorrangig beim Schlichten eingesetzt wird. Beim Schruppenkönnen nachweislich gleiche Zeitspanvolumina wie beim konventionellen Schleifen erreichtwerden und das bei gleichzeitig reduzierten Bearbeitungskräften und somit reduziertemSchleifscheiben-Verschleiß.

KW - Schleifen, Grinding, RPM-Synchronous, Machine-Tool

M3 - Doctoral Thesis

ER -