Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Analyse der Prozesskräfte, im Speziellen der Normal- und Tangentialkräfte, welche beim Honen mit fest montiertem Werkzeug auf der Kombinationsmaschine untersucht werden sollen. Im Rahmen dessen sollen beim kraftgebundenen Honen die Kräfte während der Bearbeitung mit speziell für diese Aufgabe entwickelten Werkzeugen aufgenommen werden. Weiterhin soll untersucht werden, ob eine Korrelation zwischen den auftretenden Kräften im Honprozess und der Zustellkraft, die über die Leistungsaufnahme des Linearantriebes ermittelt wird, besteht.
Hierfür werden in einem ersten Schritt Referenzkraftmessungen durchgeführt, wodurch ein Zusammenhang zwischen der Stromaufnahme des Linearantriebs und der real auftretenden Kraft hergestellt werden soll. Dadurch kann aufgrund des linearen Zusammenhangs von Strom und Kraft ein Faktor ermittelt werden, welcher auf die vorherrschende Prozesskraft schließen lässt.
Um Kraftmessungen an den Honleisten durchführen zu können, müssen die eingesetzten Messsysteme zunächst kalibriert und ein Übertragungsfaktor bzw. eine -funktion für die vier Piezo-Kraftmesssensoren ermittelt werden. Darüber hinaus erlaubt diese Vorgehensweise eine erste Abschätzung der Messfähigkeit des Systems in Form einer ermittelten Fehlertoleranz in Bezug auf die gemessenen Kräfte.
Bevor mit den Messwerkzeugen Versuche durchgeführt werden, erfolgt eine Analyse durch einen Vergleich von theoretischem Kraft- und Wegverlauf mit praktischen Versuchen, die mittels des ServoTrace aufgenommen werden. Hierbei soll ein Grundverständnis für die Arbeitsweise der Kombinationsmaschine geschaffen werden, wobei mehrere Größen und deren Zusammenhang, wie z. B. der zeitliche Verlauf der Achsenpositionen oder Regelgrößen, untersucht werden sollen. Mit diesen Erkenntnissen werden in einem nächsten Schritt Versuche mit den Messwerkzeugen durchgeführt, in welchen Prozessparameter gezielt variiert werden. Das Ergebnis ist ein detailliertes Prozessverständnis, welches sowohl eine Bewertung der eingesetzten Kraftmesswerkzeuge sowie eine genaue Analyse der durchgeführten Honprozesse bildet.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 2 Stand der Technik
- 2.1 Honen
- 2.1.1 Grundlagen
- 2.1.2 Kraft-/weggebundene Zustellung
- 2.1.3 Verfahrensvarianten des Honens
- 2.2 Schleifen
- 2.3 Drehen
- 2.4 Überblick bisher realisierter Konzepte zur Messung der Prozesskräfte beim Honen
- 2.5 Linearantriebe
- 3 Zielsetzung
- 4 Versuchsplanung und -durchführung
- 4.1 Versuchsmaschine
- 4.2 Versuchswerkstück
- 4.3 Versuchswerkzeuge
- 4.3.1 Drehwerkzeug
- 4.3.2 Schleifwerkzeug
- 4.3.3 Honwerkzeug
- 5 Experimentelle Kraftmessung
- 5.1 Analyse der auftretenden Kräfte am Honprozess
- 5.1.1 Referenzkraftermittlung an der Kombinationsmaschine
- 5.1.2 Kraftgebundene Zustellung beim Langhubhonen
- 5.2 Prinzipielle Ermittlung der Bearbeitungskraft
- 5.2.1 Messaufbau
- 5.2.2 Vorspannung der Messwerkzeuge
- 5.2.3 Kalibrierung der Messwerkzeuge
- 5.3 Praktische Analyse der auftretenden Kräfte am Honprozess
- 5.3.1 Einführung und Analyse des Referenzversuchs
- 5.3.2 Analyse der Prozesskräfte in Bezug auf die Werkstücklage in z-Richtung
- 5.3.3 Variation der Umfangsgeschwindigkeit Vu
- 5.3.4 Variation der Axialgeschwindigkeit Va
- 5.3.5 Variation der Zustellkraft Fn
- 5.3.6 Zusammenfassung der Erkenntnisse
- 6 Zusammenfassung
- 7 Ausblick
- 8 Literaturverzeichnis
- 9 Anhang
- 9.1 Honen
- 9.1.1 Kräfte bei kraftgebundenen Zustellsystemen
- 9.2 Schleifen
- 9.2.1 Herleitung der Gesamthauptschnittkraft
- 9.3 Drehen
- 9.3.1 Spanungs- und Schnittgrößen
- 9.4 Kalibrierung des 2-Leisten-Messwerkzeugs
- 9.4.1 Einführung der Übertragungsfunktion ÜF
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Diplomarbeit untersucht die Kräfte bei der Kombinationsbearbeitung mit Schwerpunkt auf die kraftgebundene Zustellung beim Langhubhonen. Ziel ist die experimentelle Analyse der auftretenden Kräfte und die Entwicklung eines besseren Verständnisses der Zusammenhänge zwischen Prozessparametern und resultierenden Kräften.
- Analyse der Kräfte beim Honprozess
- Untersuchung der kraftgebundenen Zustellung beim Langhubhonen
- Entwicklung und Anwendung von Messmethoden zur Kraftbestimmung
- Einfluss verschiedener Prozessparameter auf die Bearbeitungskräfte
- Vergleich mit anderen spanenden Verfahren (Schleifen, Drehen)
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Dieses Kapitel führt in die Thematik der Diplomarbeit ein und beschreibt die Relevanz der Kraftmessung bei der Kombinationsbearbeitung. Es skizziert den Aufbau der Arbeit und die verfolgte Methodik.
2 Stand der Technik: Dieser Abschnitt bietet einen umfassenden Überblick über den aktuellen Stand der Technik im Bereich Honen, Schleifen und Drehen. Es werden die Grundlagen der einzelnen Verfahren erläutert, verschiedene Verfahrensvarianten vorgestellt und bestehende Konzepte zur Kraftmessung diskutiert. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der kraftgebundenen Zustellung beim Honen und den damit verbundenen Herausforderungen. Der Abschnitt liefert die notwendige theoretische Basis für die experimentellen Untersuchungen der Arbeit.
3 Zielsetzung: Dieses Kapitel definiert die konkreten Ziele und den Umfang der durchzuführenden experimentellen Untersuchungen. Es beschreibt präzise die Forschungsfragen und die angestrebten Ergebnisse der Arbeit.
4 Versuchsplanung und -durchführung: Hier wird die Methodik der experimentellen Arbeit detailliert beschrieben. Es werden die verwendete Versuchsmaschine, das Versuchswerkstück und die eingesetzten Werkzeuge vorgestellt. Der Abschnitt beschreibt den Versuchsaufbau und das Vorgehen bei der Durchführung der Experimente.
5 Experimentelle Kraftmessung: Dieser zentrale Teil der Arbeit beschreibt die Durchführung und Auswertung der experimentellen Kraftmessungen. Die Analyse der auftretenden Kräfte beim Honprozess wird detailliert dargestellt, einschließlich der Referenzkraftermittlung und der Untersuchung der kraftgebundenen Zustellung. Der Abschnitt beinhaltet die Beschreibung des Messaufbaus, die Kalibrierung der Messwerkzeuge und die Auswertung der Messergebnisse unter Variation verschiedener Prozessparameter. Es werden detaillierte Analysen und Interpretationen der gewonnenen Daten präsentiert.
Schlüsselwörter
Kraftmessung, Kombinationsbearbeitung, Langhubhonen, kraftgebundene Zustellung, Prozesskräfte, Spanende Fertigung, Schleifen, Drehen, Linearantrieb, experimentelle Analyse.
Häufig gestellte Fragen zur Diplomarbeit: Experimentelle Kraftmessung beim Langhubhonen
Was ist das Thema der Diplomarbeit?
Die Diplomarbeit befasst sich mit der experimentellen Analyse der Kräfte bei der Kombinationsbearbeitung, insbesondere der kraftgebundenen Zustellung beim Langhubhonen. Ziel ist es, die Zusammenhänge zwischen Prozessparametern und den resultierenden Kräften zu verstehen.
Welche Verfahren werden betrachtet?
Die Arbeit untersucht das Honen (mit Fokus auf kraftgebundene Zustellung und Langhubhonen), Schleifen und Drehen. Es werden Vergleiche zwischen diesen spanenden Verfahren gezogen.
Welche Ziele werden verfolgt?
Die Hauptziele sind die Analyse der Kräfte beim Honprozess, die Untersuchung der kraftgebundenen Zustellung beim Langhubhonen, die Entwicklung und Anwendung von Messmethoden zur Kraftbestimmung und die Evaluierung des Einflusses verschiedener Prozessparameter (Umfangsgeschwindigkeit, Axialgeschwindigkeit, Zustellkraft) auf die Bearbeitungskräfte.
Wie ist die Arbeit strukturiert?
Die Arbeit gliedert sich in eine Einleitung, einen Überblick zum Stand der Technik (Honen, Schleifen, Drehen, Kraftmessungskonzepte und Linearantriebe), die Definition der Zielsetzung, die Beschreibung der Versuchsplanung und -durchführung (Maschine, Werkstück, Werkzeuge), die experimentelle Kraftmessung (Analyse der Kräfte, Messaufbau, Kalibrierung, Auswertung unter Variation der Prozessparameter), eine Zusammenfassung, einen Ausblick und ein Literaturverzeichnis sowie einen Anhang mit detaillierten Informationen zu den einzelnen Verfahren und der Kalibrierung.
Welche Aspekte des Honens werden besonders behandelt?
Ein Schwerpunkt liegt auf der kraftgebundenen Zustellung beim Langhubhonen und der Analyse der dabei auftretenden Kräfte. Die Arbeit untersucht die Referenzkraftermittlung an der Kombinationsmaschine und die Kraftgebundene Zustellung beim Langhubhonen im Detail.
Welche Messmethoden werden eingesetzt?
Die Arbeit beschreibt den detaillierten Messaufbau zur Kraftbestimmung, die Vorspannung und Kalibrierung der Messwerkzeuge und die Auswertung der gewonnenen Messdaten.
Welche Prozessparameter werden variiert?
Die experimentelle Analyse untersucht den Einfluss der Umfangsgeschwindigkeit (Vu), der Axialgeschwindigkeit (Va) und der Zustellkraft (Fn) auf die Prozesskräfte.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit am besten?
Kraftmessung, Kombinationsbearbeitung, Langhubhonen, kraftgebundene Zustellung, Prozesskräfte, Spanende Fertigung, Schleifen, Drehen, Linearantrieb, experimentelle Analyse.
Was ist der Beitrag der Arbeit?
Die Arbeit liefert experimentelle Daten und Erkenntnisse zur Kraftmessung beim Langhubhonen mit kraftgebundener Zustellung und trägt zu einem besseren Verständnis der Zusammenhänge zwischen Prozessparametern und resultierenden Kräften bei. Es wird ein erweitertes Wissen über die Kombinationsbearbeitung generiert.
Wo finde ich weitere Details?
Detaillierte Informationen zu den einzelnen Kapiteln, Methoden und Ergebnissen finden sich im vollständigen Text der Diplomarbeit (Inhaltsverzeichnis im HTML-Code verfügbar).
- Arbeit zitieren
- Alexander Hubert (Autor:in), 2010, Analyse der Kräfte bei der Kombinationsbearbeitung mit Schwerpunkt auf die kraftgebundene Zustellung beim Langhubhonen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/191438
