Auslegung von Prozessstellgrößenmodulationen für die Stahlbearbeitung mit Kühlschmierung – ProMod KSS

Verschleißreduzierende Effekte der Prozessstellgrößenmodulation konnten bereits durch die Forschungsaktivitäten des IFWs nachgewiesen werden. Hierbei wurde die Prozesstemperatur, die stark durch die Schnittgeschwindigkeit beeinflusst wird, als wesentlicher Faktor für die resultierenden Vorteile der Modulation identifiziert. Die bisherigen Erkenntnisse beschränken sich jedoch auf die Trockenbearbeitung von Vergütungsstahl. Innerhalb des Vorhabens ProMod KSS werden daher die Wechselwirkungen zwischen den verschleißreduzierenden Mechanismen der Modulation, den Eigenschaften unterschiedlicher Werkstoffe und der Kühlstrategie erforscht.

Durch die Modulation werden zusätzliche Freiheitsgrade in den Prozess eingebracht, deren Aus- und Wechselwirkungen mit dem Arbeitsergebnis zu erforschen sind. Als Beispiele sind Formen und Intervalle der Modulation zu nennen. So kann die Schnittgeschwindigkeit zyklisch in Form einer Sinusschwingung um den Mittelwert eines stationären Referenzprozesses variiert werden. Alternativ dazu sind jedoch auch lineare Modulationen möglich, bei denen die Schnittgeschwindigkeit linear über der Werkzeugeinsatzzeit abnimmt. Durch die Modulation kann folglich die thermomechanische Werkzeugbelastung gesteuert und an den jeweiligen Verschleißzustand angepasst werden, wodurch sich erhebliche Vorteile generieren lassen. Erfolgt die Modulation um den Mittelwert eines stationären Referenzprozesses, kann die Gesamtproduktivität gegenüber stationären Referenzprozessen konstant gehalten werden.

Ein wesentlicher Vorteil der Prozessstellgrößenmodulation ist, dass diese nicht auf die zusätzliche Entwicklung von Schneidstoffen oder Sensorik angewiesen ist. Die Modulation der Prozessstellgrößen, insbesondere der Schnittgeschwindigkeit und der Vorschub, ist durch unkompliziert zu programmierende Synchronaktionen möglich. Somit kann nahezu jeder Prozess um eine Stellgrößenmodulation erweitert werden, die zu einer Standzeitsteigerung, Verschleißreduktion oder Produktivitätsmaximierung genutzt werden kann.