Prozessdatenerfassung und -analyse sowie Einstellen von Bauteiloberflächen mittels sensorischem Fräswerkzeug

Die Rauheit gefräster Funktionsflächen entscheidet über Verschleiß, Reibung und Lebensdauer eines Bauteils. Bislang lässt sie sich erst nach der Bearbeitung messen und nur über fest gewählte Prozessparameter mittelbar beeinflussen. Sensorintegrierte Zerspanwerkzeuge eröffnen die Möglichkeit, den Fräsprozess unmittelbar im Eingriff zu erfassen – die dafür entscheidenden Prozessgrößen sind am Werkzeug jedoch nicht direkt messbar. Die vorliegende Arbeit entwickelt auf Basis eines sensorischen Kugelkopffräsers einen Beobachter, der diese nicht messbaren Größen aus den Sensordaten rekonstruiert, und darauf aufbauend eine Regelung zur gezielten Einstellung der Oberflächenrauheit. Nach der Modellierung des Fräsprozesses charakterisieren Modalanalysen, Simulationen und Versuchsreihen das dynamische Verhalten von Maschine, Werkzeug und Prozess. Abschließende Bearbeitungsversuche belegen die Wirksamkeit der Regelung im Vergleich zum ungeregelten Prozess.