Prozessüberwachung beim Scherschneiden im offenen Schnitt. Analyse von Festkörperschwingungen und akustischer Emission zur Überwachung

Masterarbeit aus dem Jahr 2016 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Maschinenbau, Note: 1,0, Technische Universität München (Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen), Sprache: Deutsch, Abstract: In dieser Arbeit werden grundlegende Untersuchungen zur Prozess- und Verschleißüberwachung anhand der akustischen Emission beim Scherschneiden im offenen Schnitt durchgeführt. Für die Online-Überwachung von Zerspanungsprozessen kommen bereits Methoden der Analyse der akustischen Emission zum Einsatz. In der Regel wird die akustische Emission beziehungsweise die Analyse der auftretenden Schwingungen als Ergänzung zu anderen Messdaten herangezogen. Voraussetzung für eine sensorgestützte Überwachung der Prozesse ist, dass die qualitätsbestimmenden Merkmale eines Bauteils mit messbaren Prozessgrößen korrelieren und dadurch eine möglichst quantitative Bewertung der Merkmalsänderungen möglich wird.
Die Anforderungen an die Sicherheit und Stabilität von Produktionsprozessen, die Bauteilqualität und die Sicherheit für Mensch und Umwelt nehmen in allen Industriebereichen unter Berücksichtigung hoher Wirtschaftlichkeit stetig zu. In der Serienfertigung kommen deshalb häufig automatisierte Prozesse zum Einsatz. Hochautomatisierte Prozesse erfordern ständige Verbesserungen der Methoden in der Prozessüberwachung.
Vom Rohmaterial bis zum Fertigteil durchlaufen beinahe alle Blechbauteile neben ur- und umformenden Fertigungsverfahren auch Trennprozesse. Das Scherschneiden stellt dabei durch die große Teilevielfalt und der hohen Qualität der Bauteile bei großer Stückzahl und hervorragender Wirtschaftlichkeit das bedeutendste Verfahren dar.
Um das Gewicht von Bauteilen zu reduzieren, werden zunehmend höchstfeste Werkstoffe eingesetzt. Damit kann bei reduziertem Gewicht dennoch höchste Stabilität gewährleistet werden. Die höheren Festigkeiten der Werkstoffe führen allerdings auch zu höheren Belastungen der Werkzeuge im Fertigungsprozess. Mit frühzeitigem Werkzeugversagen nehmen die Standzeit und damit die Wirtschaftlichkeit der Verfahren rapide ab. Der Zustand der Werkzeuge steht in direktem Zusammenhang mit der Qualität der produzierten Bauteile. Mangelhafte Bauteilqualität erfordert entweder eine aufwändige und damit kostenintensive Nacharbeit oder führt zum Ausschuss der Teile.