Prozessregelung bei der Radsatzbearbeitung (PRORAD)

Eisenbahnräder sind im Laufe ihres Lebenszyklus starken Belastungen ausgesetzt. Diese haben Verschleiß in Form von Flachstellen, lokalen Gefügeveränderungen sowie Einschlüssen auf der Lauffläche zur Folge. Um den akkuraten Rundlauf wiederherzustellen, ist es deshalb notwendig, in regelmäßigen Intervallen eine Rekonturierung des Profils durchzuführen.

Die verschleißbedingt inhomogenen Materialeigenschaften der Oberfläche können bei der zerspanenden Bearbeitung jedoch Prozessstörungen bis hin zu Werkzeugversagen verursachen. Die Varianz der Beschädigungen der einzelnen Räder erschwert darüber hinaus die Ermittlung optimaler Prozessparameter.

Ziel des Forschungsvorhabens ist es deshalb, die Materialeigenschaften online während des Prozesses zu erfassen. Dies geschieht mithilfe eines Sensors, der das Prinzip der Barkhausenrauschen-Analyse anwendet, um die Randzonenhärte zu ermitteln. Die gewonnenen Informationen werden dazu verwendet, die Bearbeitungsparameter des Zerspanprozesses wie Vorschub und Schnittgeschwindigkeit entsprechend anzupassen.

Um die Prozessüberwachung und -regelung weiter zu optimieren und insbesondere kritischen Werkzeugverschleiß zu detektieren, wird das System zusätzlich um einen Körperschallsensor (AE-Sensor) am Werkzeug erweitert. Die Zusammenführung der verschiedenen Sensorsignale in Echtzeit ermöglicht es, entscheidungsrelevante Prozesszustände präzise zu erkennen und entsprechende Signale an die Maschinensteuerung zurückzuführen.