Bandschliff erreicht neues Niveau durch Kontaktscheibenoptimierung

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Technische Universität Dortmund Fakultät Maschinenbau

Basierend auf der präzise ermittelten Probenlänge, erfolgte anschließpend die nötige Korrektur der vom Roboter angefahrenen Position. Nachfolgend wurde die Probe dann mithilfe eines durch einen geführten Pneumatikzylinder angetriebenen Andruckkraftmechanismus an das durch eine Kontaktscheibe unterstützte Schleifband herangefahren. Die Verwendung dieses mechanischen Andruckkraftzylinders ist besonders wichtig, denn er garantiert eine über den Schleifprozess konstante Andruckkraft.

Versuchsabläufe gründeten sich auf einen Versuchsplan

Die einzelnen Versuchsabläufe gründeten sich auf einen Versuchsplan mit den einflussnehmenden Prozessparametern Schleifdauer, Andruck, Bandspannkraft und -geschwindigkeit unter Berücksichtigung des Abstands der einzelnen Lamellen der Kontaktscheibe. Nach dem Schleifen wurde das Gewicht der Probe erneut bestimmt, um die Masse der Abtragsmenge zu ermitteln. Im Anschluss daran wurde auf Basis dieser Gewichtsmessung das abgetragene Volumen bestimmt. Da sich die Probe während eines Schleifprozesses erwärmt, wurde jede Probe vor der Messung in einem separaten Bereich auf Raumtemperatur abgekühlt.

Gemäß dem Projektziel, stellt zunächst das Zeitspanvolumen die betrachtete Ergebnisgröße des Versuchs dar. Dabei beeinflussen mehrere, in drei Gruppen einteilbare Parameter das zu ermittelnde Abtragsvolumen (Bild 3): Zum einen gibt es konstante Einflussgrößen wie das etwa das Schleifband und die Art seines Eingriffs auf das Werkstück. In der zweiten Gruppe finden sich die steuerbaren Faktoren wie die Bandspannung und die Andruckkraft, und die dritte Kategorie beinhaltet – so weit als möglich – die von der Versuchsreihenfolge unabhängigen und abhängigen Störgrößen.

Alle Einflussparameter via Faktor-Screening identifiziert

Aufbauend auf einer weiteren Untersuchung zur Einflussstärke der einzelnen Faktoren wurde ein erster teilfaktorieller Versuchsplan mit 16 Varianten ausgearbeitet, nach dem die geplanten Screenings durchgeführt wurden. Er lieferte unter anderem ein sehr gutes Ergebnis in der Poweranalyse: Unter der Power versteht man einen Wert für die Wahrscheinlichkeit, mit der ein signifikanter Effekt identifiziert werden kann.

Die Poweranalyse liefert somit einen Wert, der eine Aussage trifft, ob ein Versuchsplan die festgelegten Anforderungen in Hinblick auf Erkennungs- und Aussagekraft überhaupt erfüllt. Auch die Möglichkeit, schon im Anschluss an die Screeningversuche ein erstes lineares Prozessmodell zu erstellen, war durch die Erkenntnisse aus dem teilfaktoriellen Versuchsplan ohne Weiteres gegeben.

Die Auswertung des teilfaktoriellen Versuchsplans machte deutlich, dass die Schnittgeschwindigkeit und die Andruckkraft die beiden dominierenden Einflussgrößen sind. Durch eine Erhöhung dieser Werte kann das Zeitspanungsvolumen also erheblich gesteigert werden. Zusätzlich kann eine starke Wechselwirkung zwischen den beiden Größen festgestellt werden, die bei gleichzeitiger Anhebung eine positive Auswirkung auf das Qualitätsmerkmal zeigt.

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