This contributed volume contains the research results presented at the 4th Machining Innovations Conference, Hannover, September 2013. The topic of the conference are new production technologies in aerospace industry and the focus is on energy efficient machine tools as well as sustainable process planning. The target audience primarily comprises researchers and experts in the field but the book may also be beneficial for graduate students.
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Die Planung von fertigungstechnischen Prozessketten über Unternehmensgrenzen hinweg ist aufgrund technologischer Wirkbeziehungen zwischen Prozessschritten eine große Herausforderung. In diesem Beitrag wird eine Planungsmethode vorgestellt, die mit dezentralen Modulen eine unternehmensübergreifende Optimierung der Fertigungskosten ermöglicht. Zusätzlich werden Unsicherheiten durch Modellfehler sowie externe Einflüsse in die Methode eingebunden. Dadurch wird eine kollaborative Planung umgesetzt, die zu robusten Ergebnissen führt.
Planning of manufacturing process chains across companies is a great challenge due to technological interdependencies. This paper presents a planning method enabling cross-company manufacturing cost optimization with decentralized modules. In addition, uncertainties due to model errors as well as external factors made are integrated into the method. This allows for collaborative planning and leads to robust results.
Datengetriebene Prognosemodelle sind der Kern einer adaptiven Prüfplanung, besitzen jedoch stets einen modellbasierten Prognosefehler. Zur zuverlässigen Interpretation des Vorhersageergebnisses ist daher die Modellierung der einhergehenden Unsicherheit von besonderer Bedeutung. In diesem Beitrag werden drei Ansätze zur Unsicherheitsmodellierung der Oberflächenrauheit 3-achsig gefräster Werkstücke aus Aluminium vorgestellt, wobei eine hohe Erfassungswahrscheinlichkeit von 92 % erzielt werden kann.
Zur Bearbeitung der Endkontur von Werkstücken werden vorwiegend Schleifverfahren eingesetzt. Aufgrund hoher thermischer und mechanischer Beanspruchungen des Werkstücks und Werkzeugs sind diese Verfahren jedoch auf geringe Abtragsleistungen begrenzt. Durch die Entwicklung neuartiger Stäbchenkorundschleifscheiben wird die Leistungsfähigkeit von Schleifprozessen erhöht. Diese sind bisher aufgrund hoher Kosten bei der Einsatzvorbereitung noch nicht wirtschaftlich einsetzbar.
Die Bearbeitung von PCBN-Wendeschneidplatten mit keramisch gebundenen Schleifscheiben führt zu erhöhtem Schleifscheibenverschleiß. Am IFW Hannover wurden daher metallisch gebundene Werkzeuge entwickelt, um durch ihre mechanischen Eigenschaften eine höhere Schleifgüte zu ermöglichen. Die höhere Festigkeit dieser Bindung erhöht jedoch den Abrichtaufwand. In diesem Beitrag werden Ansätze zum mechanischen Profilieren dieser Schleifscheiben vorgestellt.
The production of PCBN indexable inserts with commonly used vitrified grinding wheels is very wear-intensive. The IFW Hannover therefore developed metal-bonded grinding wheels to enable higher grinding ratios due to the high grain retention forces of metal bonds. However, the higher strength of this type of bond negatively affects the dressing process. This publication presents approaches for mechanical profiling of such grinding wheels.
Innerhalb der CAD/CAM-Kette werden verschiedene digitale Werkstückmodelle eingesetzt, um Geometrien darzustellen oder Informationen zu visualisieren. Im Rahmen der NC-Simulation wird ein Dexel-Modell eingesetzt, welches die Möglichkeit bietet Simulations-, Prozess- und Qualitätsdaten lokal im Werkstück zu speichern. Es bietet somit eine umfangreiche Basis für das Training von ML-Modellen. In diesem Beitrag wird der Einsatz des digitalen Werkstückmodells am Beispiel eines Schaftfräsprozesses mit anschließender Formfehlerprognose dargestellt. Darauf aufbauend wird eine Methode vorgestellt, welche die prognostizierten Formfehler im Rahmen einer adaptiven Prozessplanung durch eine zusätzliche Zustellung und ein Neigen des Fräsers kompensiert.
Within the CAD/CAM-chain, different digital workpiece models are used to define geometries or to visualize information. In the context of NC simulation, a Dexel-model is used, which offers the possibility to store simulation, process and quality data locally within the workpiece. Thus offering an extensive basis for the training of ML-models. In this paper, the application of a digital workpiece model is presented using the example of an end milling process with subsequent shape-error-prediction. Based on this, a method compensating the predicted shape errors using adaptive process planning to increase the width of cut and adjust the tilt of the mill is described.
Die Kenntnis der Wechselwirkung zwischen dem Herstellprozess von Schleifwerkzeugen, insbesondere beim Mischen der Pulver, und dem Einsatzverhalten, erlaubt eine bedarfsgerechte, kundenspezifische Auslegung von Schleifwerkzeugen. Dies gestattet frühzeitig in der Prozesskette die Eigenschaften von Schleifwerkzeugen einzustellen, was zu einer signifikanten Verringerung des Aufwands bei der Entwicklung von angepassten Schleifwerkzeugen führt. Erste Ergebnisse zu diesen Untersuchungen werden in diesem Beitrag vorgestellt. The knowledge of the correlation between the manufacturing process of grinding tools, especially during mixing of the powder, and the behaviour during grinding enables an adequate customer specific designing of grinding tools. This allows to set the properties early in the process chain which leads to a significant reduction of the effort of development of customized grinding tools. First results of these examinations are presented in this article.
Das Seilschleifen gewinnt im Rückbau kerntechnischer Anlagen immer mehr an Bedeutung. Aufgrund der hohen Belastung kommt es jedoch häufig zu frühzeitigem Werkzeugversagen. Seilschleifwerkzeuge bestehen aus Schleifsegmenten, die mittels Gummierung auf dem Trägerseil fixiert werden. In diesem Beitrag wird der Einfluss des Werkzeugverbundes auf das Einsatzverhalten und die Lebensdauer untersucht. Die Verwendung von neuen Werkstoffen als Vergussmasse zeigt dabei das Potenzial einer signifikanten Lebensdauersteigerung. Wire grinding processes are frequently used in dismantling of nuclear facilities. However, the tool life is limited due to high thermal and mechanical loads. Wire grinding tools consist of grinding segments that are fixed to the carrier wire by means of rubber coating. In this article, the influence of the tool structure on the grinding behaviour and the tool life is investigated. The use of new materials shows the potential of a significant increase in tool life.
Konventionelle Ansätze der Reihenfolgebildung basieren zumeist auf regelbasierten Heuristiken und erfordern bei Systemänderungen manuelle Anpassungen. Dieser Beitrag stellt einen Ansatz zur dezentralen Reihenfolgebildung mittels "Deep Q-Learning" vor. Durch die Berücksichtigung verschiedener Fertigungskennzahlen für die Bewertung wird die automatisierte Anpassung der Reihenfolgebildung an das Fertigungssystem und eine Verringerung der Durchlaufzeit erreicht. Conventional approaches for order sequencing are usually put into practice by rule-based heuristics, requiring manual adjustments if changes to the production system occur. This article presents an approach for decentralized sequencing using deep q-learning. By considering different production key figures for evaluation, the sequencing can be adapted automatically to changes of the production system, thus achieving a reduction of the cycle time.
Die Nutbearbeitung von Vollhartmetallfräsern ist durch variierende Eingriffsbedingungen gekennzeichnet. Daraus resultiert ein ungleichmäßiger Verschleiß der Schleifwerkzeuge. Dies bewirkt eine Reduktion der Formgenauigkeit und eine Standzeitsenkung. Durch eine simulationsgestützte, belastungsangepasste Auslegung eines Gradienten an die Schleifaufgabe kann das Einsatzverhalten deutlich optimiert werden. Für die gradierten Schleifscheiben wird ein gleichmäßigeres Verschleißverhalten und eine geringe Schneidkantenschartigkeit nachgewiesen. Deep grinding of cemented carbide end mills is accompanied by difficult process conditions. An unequal wear across the grinding wheel width is the result. That leads to a loss of precisions and limits the tool life. A simulation-based load optimized grinding wheel design can improve the operational behavior of these grinding tools. A more uniform wear behavior as well as a low chipping of the cutting edges due to the graded grinding wheels are demonstrated in this article.
Eine steigende Nachfrage an komplex geformten Bauteilen fordert neue, produktivere Fertigungsverfahren sowohl für die Luftfahrt wie auch für die Medizintechnik. Die Bahnplanung für diese Bauteile kann durch die gezielte Verwendung von Bearbeitungswinkeln verbessert werden. Bisher ist der Einfluss sich ändernder Winkel während der Bearbeitung auf die Oberflächenqualität des Bauteils jedoch unzureichend untersucht. Dieser Artikel zeigt vorteilhafte Winkelbereiche für zwei beispielhafte Maschinen und Werkzeuge auf. An increasing demand for complex shaped parts requires new methods for increasing the productivity in machining of those parts. The path planning for free form grinding can be improved by fitting the surface curvature of the workpiece to the shape of engagement of the tool. So far, there has been little investigation concerning the effects of the yaw angle on the surface quality. This paper shows beneficial yaw angles for a set of process parameters on two different machines and tools.
