Schleifmaschinen Komplexe Regelungsstrategie ermöglicht Schleifen am Prozess-Optimum

Um Schleifmaschinen an ihrem wirtschaftlichen Optimum betreiben zu können, ist die dynamische Anpassung an die Prozessbedingungen nötig. Eine Option, das zu realisieren, ist die Erweiterung der traditionellen Prozessdatenerfassungssysteme mit modernen Regelkreiskonzepten. Dadurch wird es möglich, Schleif-, aber auch Polier- und Läppmaschinen an der schwankenden Stabilitätsgrenze zu betreiben.

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Klinkhammer Intralogistics GmbH

SMW-AUTOBLOK Spannsysteme GmbH

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

Peter Wolters GmbH

Moderne Schleif-, Polier- und Läppmaschinen (Bild 1 – siehe Bildergalerie) können über lange Zeit bei ständig wechselnden Anforderungen und Umgebungsbedingungen nur dynamisch an ihrem wirtschaftlichen Optimum betrieben werden. Dazu werden hochleistungsfähige Datenerfassungssysteme mit Verfahren der numerischen Optimierung, Statistik und Mustererkennung kombiniert. Traditionelle Prozessdatenerfassungssysteme (PDR) können mit modernen Regelkreiskonzepten erweitert werden, um auf einer übergeordneten Ebene in die Maschinensteuerung optimierend und ressourcenschonend einzugreifen.

Belastungsprofile werden durch Versuchsreihen ermittelt

Beim Feinschleifen, Läppen und Polieren mit Planetenkinematik werden Werkstücke mit höchsten Anforderungen an Ebenheit, Planparallelität und Dickentoleranz im Chargenprozess gefertigt (Bild 2). Die Ausgestaltung der Maschine erlaubt dabei sowohl epizykloidische als auch hypozykloidische Relativbewegungen der Werkstücke gegenüber den Werkzeugen (Bild 3). Für das Erreichen der geforderten Qualitäten ist außer einem soliden Maschinenbau auch eine ausgereifte Steuerungstechnik notwendig, die die Planetenkinematik abbildet.

Bei gegebenen Maschineneinstellungen lassen sich die resultierenden Belastungsprofile für die Schleifwerkzeuge nur selten intuitiv vorhersagen. In der Praxis werden diese Einstellungen im Rahmen aufwändiger Versuchsreihen mit dem Ziel angepasst, möglichst wirtschaftliche Ergebnisse erreichen zu können.

Die Ergebnisse dieser manuellen Optimierungen sind Rezepte, die von der Maschinensteuerung dann im Serienbetrieb permanent unverändert abgearbeitet werden sollen. Die Prozessergebnisse wie Werkstückqualität und Werkzeugverschleiß hängen in der Praxis jedoch erheblich auch von ständig schwankenden Umgebungseinflüssen ab. Selbst der aktuelle zeitliche Verlauf der Größen, wie zum Beispiel der Umgebungstemperatur, kann die Wirtschaftlichkeit erkennbar beeinflussen.

Wirtschaftliches Potenzial bleibt ungenutzt

Daher werden heutzutage die Rezepte mit hinreichenden Reserven versehen, um unter möglichst allen denkbaren Umständen die Werkstückqualität sicherzustellen. Naturgemäß lässt diese Vorgehensweise jedoch aus wirtschaftlicher Sicht Ressourcen ungenutzt und die Schleifmaschine fährt die vorgegebenen Prozesse nicht an der wirtschaftlicheren, jedoch zeitlich schwankenden Stabilitätsgrenze der Prozesse.

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