Steuerungsintegrierte Prozessüberwachung bei der Zerspanung mit Motorspindeln

Der Bedarf für steuerungsintegrierte hauptzeitparallele Überwachungsmethoden ist zum einen durch die hohen Reparaturkosten und Folgekosten bei einem Ausfall einer Motorspindel in der Serienproduktion gegeben. Zum anderen bietet die Integration die Möglichkeit inhärente Informationen innerhalb der Steuerung zusätzlich zur Überwachung zu nutzen. Die Inbetriebnahme bzw. Nutzung der Überwachungsfunktion kann durch die Integration flexibel und einfach gestaltet werden. In dieser Arbeit wird eine signalanalytische Methode entwickelt, die es erlaubt die Stabilität des Zerspanprozesses bei der Bearbeitung mit Motorspindeln zu überwachen. Der dafür entwickelte Algorithmus nutzt im Kern eine Ordnungsanalyse und wurde in eine industrielle Steuerungsumgebung eines Bearbeitungszentrums integriert. Die in der Arbeit vorgestellte Methode erlaubt es, auch bei Unterabtastung der Beschleunigungswerte am Spindelgehäuse, eine eindeutige Aussage über die Stabilität des Prozesses und damit auch über die Qualität der bearbeiteten Oberfläche zu treffen. Mit Hilfe einer Modellierung der Lagerung und der Spindelwelle wird des Weiteren ein Vorgehen aufgezeigt, dass es erlaubt die Belastungen der Lagerung der Motorspindel im Betrieb mit minimalem Einsatz von Sensorik abzuschätzen. Als Ausgangspunkt für die entwickelte Methode werden in der Arbeit Messungen und modellbasierte Studien für die Bearbeitung bei instabilem Prozessverhalten genutzt und dargestellt.