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Messtechnik/Sensorik

Überwachung von Bohrprozessen in Schichtverbunden

Studentische Arbeit

Das Bohren von Verbundwerkstoffen stellt hohe Anforderungen an die eingesetzten Werkzeuge. Werden insbesondere Schichtverbunde aus Werkstoffen mit stark unterschiedlichen Zerspanungseigenschaften betrachtet, wie z. B. Titan und CFK, einer typischen Verbundstruktur in der Luftfahrttechnik, stellt sich die Forderung nach einer prozessgeführten Nachstellung der Prozessparameter wie Vorschubgeschwindigkeit und Drehzahl. Eine rein von der Position gesteuerte Umschaltung ist bei solchen Anwendungen aufgrund von Schichtdickenschwankungen und der meist relativ großen Nachgiebigkeit gegenüber Kräften normal zur Bauteiloberfläche nicht zielführend.

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Untersuchung alternativer Wiedereinkopplungsmethoden

Studentische Arbeit

Ausgangssituation

Eine Möglichkeit, die Wuchtgüte von Ultrapräzisions- Hochgeschwindigkeitsspindeln zu verbessern, besteht darin, temporär die steife Verbindung zwischen Spindel und restlichem Gestell zu lösen. Dieser entkoppelte Zustand wird freier Hang genannt. Im freien Hang erzeugen die kleinen, von der Unwucht hervorgerufenen, Kräfte messbare Vibrationen, welche an der Spindel gemessen werden können. Nachdem die Spindel gewuchtet wurde, muss die Spindel wieder steif an das Gestell angebunden werden, um eine präzise Bearbeitung zu ermöglichen. Dabei ist essentiell die ursprüngliche Position der Spindel wiederherzustellen. Aktuell wird dies über eine ungenaue Kraftregelung bewerkstelligt, sodass lediglich eine Positionstreue von <100 nm in einer Dimension erreicht wird. Ein anderer Ansatz besteht darin, die Koppelkraft indirekt über die auftretende Frequenzverschiebung einzelner Eigenmodi zu erfassen. Diese frequenzabhängige Wiedereinkopplung soll innerhalb dieser Arbeit untersucht werden.

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Bestimmung von Unwuchten durch mehrere Beschleunigungssensoren

Studentische Arbeit

Ausgangssituation

Um Oberflächen in optischer Qulität herstellen zu können müssen Spindeln und Werkzeuge im Verbund gewuchtet werden. Aktuell werden die von der Unwucht erzeugten Vibration an dem Spindelgehäuse erfasst. Aufgrund der langen Signallaufwege zwischen Unwucht und Sensor ist die Auflösung der Unwuchterfassung begrenzt. Eine Möglichkeit die Auflösung zu erhöhen, ist die Vibrationen direkt an der Spindel zu messen. Zu diesem Zweck sollen mehrere Beschleunigungssensoren auf der Spindel angebracht werden. Erste Versuche haben gezeigt, dass die Art der Unwuchtdetektion prinzipiell möglich, jedoch stark drehzahlabhängig ist. In dieser Arbeit soll, durch den Einsatz von mehreren Sensoren und deren Positionierung, untersucht werden, ob diese Abhängigigkeit eliminiert werden kann.

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