Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWUAlle Fertigungsprozesse beeinflussen den Randschichtzustand eines Bauteils. Dieser ist u.a. durch Eigenspannungszustand, Verfestigungszustand, Gefügeverteilung, Rissbild und Topografie charakterisiert. Der Randschichtzustand bestimmt die Eigenschaften von Bauteilen u. a. bei schwingender, tribologischer und korrosiver Beanspruchung. Demnach führt ein in der Endbearbeitung (im Fall der Hartfeinbearbeitung meist Schleifen) robust eingestellter Randschichtzustand zu erhöhten Bauteillebensdauern und -zuverlässigkeiten. Bislang ist jedoch keine Regelung zur gezielten Einstellung des Randschichtzustandes möglich.
Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Mess- und Regelungskonzeptes hinsichtlich des Randschichtzustandes für das Schleifen. Realisiert wird die In-Prozess-Überwachung durch das mikromagnetische Prüfverfahren Barkhausenrauschen (BHR). Hierzu erfolgt die Beschichtung eines geeigneten BHR-Sensors mit einer als Hartstoffdickschicht ausgeführten Verschleißschutzschicht, um berührende Messungen zu ermöglichen. Zur Aufnahme des Sensors in die Werkzeugmaschine und Positionierung zum Werkstück wird eine Aufnahme entwickelt.
Infolge der Anregung durch den Schleifkörper bei der Bearbeitung ist nicht nur ein BHR-Signal bei aktiver Magnetisierung der Werkstückrandzone (= aktives BHR), sondern auch ohne Magnetisierung detektierbar. Letzteres wird als passives BHR bezeichnet. In Abhängigkeit des Bearbeitungsfalls ist eine unterschiedliche Eignung des jeweiligen Messprinzips festzustellen. Die Untersuchung dieser Einsatzgrenzen ist Projektgegenstand.
Durch die Verknüpfung des BHR-Signals mit einem zu entwickelnden Prozessmodell zu einem Softsensor werden schleifinduzierte Veränderungen des Randschichtzustandes in-prozess darstellbar. Darauf aufbauend wird ein Regelungskonzept entwickelt, das basierend auf dem Softsensorsignal eine Anpassung von Vorschub- bzw. Drehzahl-Override herbeiführt. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, auf Störgrößen wie einen Schleifkörperverschleiß oder eine unterschiedliche Aufmaßverteilung am Werkstück während des Schleifens zu reagieren.
