Präzisionsschleifen: eine «Geheimwissenschaft»?

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Was versteht man unter «schleiftechnischer Intelligenz»?

Seit etwa Ende der 80er-Jahre gilt die schleiftechnische Zerspanung als erforscht und nahezu vollumfänglich erklärt. Dies manifestiert sich nicht nur durch die bis dahin verfassten Dissertationen und Fachpublikationen, sondern auch durch die Vielzahl verfügbarer Formeln. Eine Formel gilt als mathematischer Ausdruck für Zusammenhänge von irgendwelchen Grössen. Mit andern Worten, eine rechnerische Verarbeitung schleiftechnischer Formeln durch die Maschinensteuerung wäre bzw. ist in vielen Fällen problemlos möglich. Bedauerlicherweise sind aber nur wenige Schleifmaschinen auf dem Markt zu finden, welche mit dieser Art von «Intelligenz» ausgerüstet sind.

Beispiel: Anstelle des effektiven Prozessleistungsbedarfs wird nur die momentane Leistungsabgabe des Scheibenantriebes auf dem Display angezeigt, ohne Abzug der Leerlauf- und der Beschleunigungsverluste für den KSS (KSS = Kühlschmierstoff). Das führt bei Nachrechnungen, oder im Vergleich mit anderen Schleifaufgaben, zu völlig falschen Prozessausgangswerten. Auch sucht man meist vergebens nach der Anzeige des Geschwindigkeitsverhältnisses q_s und als Absolutwert lässt es sich auch nicht vorgeben, obwohl damit in einigen Fällen eine thermische Randzonenschädigung, wie Schleifbrand und/oder Zugspannungen, am Werkstück verhindert werden könnte. Das gilt auch für das Geschwindigkeitsverhältnis q_d beim Profilieren mit Diamantrollen oder mit -spitzscheiben. Man müsste doch q_d für den Gleichlauf (Leistungsschliff) und für den Gegenlauf (Fertig-/Feinschliff) konkret wählen können. Zudem wäre im Gleichlauf eine konstante Drehzahlüberwachung und -konstanthaltung der Rollen-/Scheibengeschwindigkeit unbedingt notwendig, weil häufig die Rolle von der Scheibe ohne Schlupf «mitgenommen» wird. Das ist dann Crushieren mit q_d = 1.0!

Also ist schneller Diamantrollenverschleiss garantiert! Mit wenig Programmieraufwand liesse sich sogar der momentane Scheibenzustand anzeigen und durch entsprechende Korrekturen der Vorschub- und/oder der Schnittgeschwindigkeit im Bereiche des günstigsten Optimums halten. Mit dem von ihm benannten «Schleiffaktor S_c» hat Ott [4] bereits 1976 nachgewiesen, dass der mathematische Kehrwert von S_c ziemlich exakt dem Tangens des momentanen, negativen Kornschneidenwinkels g entspricht. Würde mittels eines Sensors die Normalkraft in der vorderen Spindellagerung gemessen und über den effektiven Leistungsbedarf die Tangentialkraft rechnerisch ermittelt, wäre eine selbständig arbeitende Prozessoptimierung durchaus denkbar. Die Werkstückgeschwindigkeit müsste lediglich als Variable über eine AC-/ACC-Steuerung (AC = Adaptive Control, ACC = Adaptive Control Constraint) programmtechnisch mit eingebunden werden. Man könnte noch einen Schritt weitergehen und folgende Formel verwenden: Zustellung a_e = mittlere Spandicke h_m x Geschwindigkeitsverhältnis q_s.

Wird die Gleichung nach q_s aufgelöst und dieses danach durch den Quotienten aus Schnittgeschwindigkeit v_c und Werkstückgeschwindigkeit v_fw ersetzt, liesse sich problemlos bereits eine ACO-Steuerung (ACO = Adaptive Control Optimization) realisieren. Damit würde sogar, zusammen mit dem Schleiffaktor S_c, die Belastung der Kornschneiden in Abhängigkeit des Scheibenverhaltens direkt über die Steuerung kontrollier- und beeinflussbar.

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