Prozessintegrierte Softsensorik zur Oberflächenkonditionierung beim Außenlängsdrehen von 42CrMo4

Bei der Bearbeitung von Stählen können Variationen der Prozessstellgrößen zu signifikanten Veränderungen der thermischen und mechanischen Belastung des Werkstücks führen. Diese Belastungen können eine Modifikation des oberflächennahen Gefüges verursachen, die sich im Schliffbild als weiße Schicht (»white layer«) zeigt. Sie können Risse und Zugeigenspannungen enthalten, die sich negativ auf die Lebensdauer des Werkstücks auswirken und vermieden werden müssen.

Das Ziel des Forschungsvorhabens »Prozessintegrierte Softsensorik zur Oberflächenkonditionierung beim Außenlängsdrehen von 42CrMo4« ist die Entwicklung eines in-process-fähigen, multisensorischen und modular erweiterbaren Regelungskonzepts, um einen ggf. aus mehreren Zielgrößen zusammengesetzten Randschichtzustand definiert einzustellen. Dieses Regelungskonzept wird exemplarisch für den Anwendungsfall des Außenlängsdrehens von 42CrMo4 umgesetzt.

Die mikromagnetische 3MA-Prüftechnik ist für die sensorische Detektion von Unterschieden in der Randschicht von Bauteilen, auch bei Einflusstiefen der Zerspanung von unter 10 µm und somit für die Detektion des Beginns der Ausbildung der white layer geeignet. Als Ergänzung des 3MA-Verfahrens soll in der NDE-Multisensorik auch das Schallemissionsverfahren zum Einsatz kommen, um Aussagen über die Entstehung von white layer und unerwünschter Eigenspannungsveränderungen sowie Hinweise auf Werkzeugverschleiß abzuleiten.

Vorgehensweise:

• Experimentelle Analyse des Außenlängsdrehens
• Simulation des Außenlängsdrehens
• Entwicklung und Prozessintegration der NDE-Multisensorik
• Softsensorsynthese
• Integration und Kalibrierung des Softsensors
• Messunsicherheitsermittlung
• Realisierung und Weiterentwicklung des multimodalen Softsensors
• Inline-Messungen mittels 3MA und Schallemission
• Prozessstrategieoptimierung und Modellerweiterung
• Umsetzung von Regelungskonzepten und Validierung