Development of a force model for the prediction of the contact forces and frequencies between chips and work piece in unguided vibratory finishing process
Final Report Abstract
Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurde ein Messsystem entwickelt, das erstmals die Messung der Kontaktkraft zwischen Schleifkörpern und Werkstück im ungeführten Vibrationsgleitschleifprozess kabellos ermöglicht. Das Messsystem besteht aus einem triaxialen Piezosensor zur Messung der Kontaktkraft an der Kante und Fläche eines Werkstücks, einer Spannungsversorgung, Ladungsverstärkern, Tiefpassfiltern und einer Einheit für die Datenaufzeichnung. Das Messsystem wurde in schleiftechnischen Untersuchungen eingesetzt, in denen auf Basis eines TAGUCHI-Versuchsplans die Haupteinflüsse der relevanten Prozesseingangsgrößen auf die Kontaktkraft zwischen Schleifkörpern und Werkstück untersucht wurden. Als wesentliche Einflussgrößen konnten die Schleifkörpergröße und die Drehzahl des Unwuchtmotors identifiziert werden. Der Einfluss der Unwuchtgewichtmassen sowie des Unwuchtversatzwinkels folgte keinem eindeutigen Trend. Weiterhin konnten grundsätzliche Zusammenhänge festgestellt werden: - Die Kontaktkräfte an den Kanten eines Werkstücks waren größer als an deren ebenen Flächen. - Die Kontaktkräfte an konkaven Flächen waren am höchsten. - Mithilfe der Prozesszustandsgröße Kontaktkraft können die Prozessergebnisgrößen zerspantes Volumen pro Flächeneinheit sowie Kantenverrundung erklärt werden. Sämtliche Ergebnisse bilden ein empirisch-analytisches Kraftmodell, welches zur Vorhersage der Kontaktkraft in Abhängigkeit von ausgewählten Prozesseingangsgrößen sowie zur Erklärung der Prozessergebnisgrößen in Abhängigkeit von den Prozesszustandsgrößen herangezogen werden kann. Auf Basis der dargestellten Ergebnisse kann festgehalten werden, dass die im Antrag ausgegebene Gesamtzielstellung sowie alle Teilzielstellungen erreicht wurden.
Publications
- Ungeführtes Vibrationsgleitschleifen – Besser verstehen durch neuartige Messmethoden, Vortrag, GrindTec Forum, Messe GrindTec, Augsburg, 21. März 2014
Brocker, R.; Klocke, F.
- Contact forces in unguided vibratory finishing, Proceedings of the ASME 2015 Int. Manuf. Sc. and Eng. Conf., Charlotte, North Carolina, 8. – 12. Juni 2015, S. 1 – 7
Brocker, R.; Vits, F.; Mattfeld, P.; Klocke, F.
(See online at https://dx.doi.org/10.1115/MSEC2015-9220) - Kontaktkräfte beim ungeführten Vibrationsgleitschleifen, wt Werkstattstechnik online, Jahrgang 105 (2015), H. 6, S. 377 – 383
Klocke, F.; Brocker, R.; Vits, F.; Mattfeld, P.
- Relativgeschwindigkeiten und Kontaktkräfte beim ungeführten Vibrationsgleitschleifen, Dissertation RWTH Aachen, 2015
Brocker, R.
- Einfluss der Relativgeschwindigkeit und Kontaktkraft auf das Zerspanverhalten beim ungeführten Vibrationsgleitschleifen. In: Jahrbuch Schleifen, Honen, Läppen, 67. Auflage, 2016, S. 102 ff.
F. Klocke, R. Brocker, M. Lachenmaier, P. Mattfeld
