Online Abdrängungskompensation und Prozessüberwachung mit einer sensorischen Schleifspindel – „fühlende Spindel“

Bei der Herstellung eines Fräsers oder Bohrers werden die Spannuten im Tiefschliff hergestellt. Vor allem bei großen Längen-zu-Durchmesser-Verhältnissen von 5- bis 8-mal dem Kerndurchmesser wird der Rohling durch die Prozesskräfte abgedrängt. Dies führt zu Toleranzfehlern im Endprodukt, die zum Ausschuss führen können. Bisher wird der Werkzeugrohling während des Prozesses mit Hilfe einer Lünette abgestützt, sodass die Toleranzfehler minimiert werden. Das Einrichten erfordert zusätzlichen Rüstaufwand durch einen Werker und reduziert somit die Produktivität.

In dem Forschungsprojekt der „Fühlenden Spindel“ wird mit dem Schleifmaschinenhersteller und Projektpartner Vollmer Werke Maschinenfabrik GmbH deshalb eine sensorische Schleifspindel entwickelt, die die Verwendung der Lünette überflüssig machen soll. In die Schleifspindel wird hierfür Sensorik zur Detektion der Dehnungen an der Spindelwelle infolge der auftretenden Prozesskräfte integriert. Mit Hilfe der sensorischen Spindel werden die Prozesskräfte während der Bearbeitung gemessen. Anhand eines simulativen Nachgiebigkeitsmodells wird die Durchbiegung und Verlagerung des Rohlings berechnet. Basierend darauf wird die Zustellung der Führungsachsen geregelt und somit die Abdrängung online kompensiert.

Die sensorische Spindel ermöglich somit einen autonomen, sich selbst überwachenden und regulierenden Schleifprozess für eine produktive Fertigung von Bohrern und Fräsern mit großen Lägen-zu-Durchmesserverhältnis. Weiterführend wird in dem Projekt erforscht, ob eine kontinuierliche Prozessüberwachung hinsichtlich einer Verschleißerkennung der Schleifscheibe und instabiler Prozessparameter realisierbar ist.