Sensorisches Spannsystem zur Überwachung von Zerspanprozessen in der Einzelteilfertigung

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Erforschung des Aufbaus und der Einsatzpotenziale und -grenzen sensorischer Spannsysteme für die Überwachung von Zerspanprozessen in der Einzelteilfertigung.
Das Ziel wird in drei Schritten erreicht: Im ersten Schritt werden mechanisch optimale Spannkonfigurationen ermittelt. Als optimal wird in diesem Zusammenhang eine minimale Werkstückverformung während der Bearbeitung verstanden. Weiterhin wird eine Methode zur Positionierung von Sensoren für die Integration von Sensorik in Spannsysteme erforscht. Spannsysteme sind prinzipiell stark überdimensioniert. Die Messung von materialinhärenten Eigenschaften (Dehnungen) und der Rückschluss auf die außen anliegenden Kräfte kann nur durch eine an die Geometrie angepasste Sensorik erreicht werden. Der zweite Schritt ist die prototypische Umsetzung des simulativ optimierten Spannsystems. Die realisierte Konstruktion basiert auf einem Baukastenspannsystem in Kombination mit einem Nullpunktspannsystem, in welches Dehnungs-, Beschleunigungs- und Temperatursensoren und die entsprechende Signalverarbeitungs- und Kommuni-kationshardware integriert sind. Im dritten Schritt wird aufbauend auf den durch das Spannsystem erzeugten Signalen ein neues mehrstufiges Verfahren zur Prozess-überwachung in der Einzelteilfertigung erforscht. Zunächst werden die Signale durch den Einsatz eines Kalman-Filters fusioniert. Aus den fusionierten Signalen werden durch Frequenztrennung prozesskorrelierte Merkmale extrahiert. Schließlich wird mit einem neuen statistischen Verfahren der Prozess bewertet.