Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung von neuartigen Algorithmen zur optoelektronischen Erfassung und Analyse der Verschleißmerkmale an CBN- und Diamant-Schleifwerkzeugen in Korrelation zum Standzeitverhalten (WEARSCAN)

Die Ermittlung von Verschleißmerkmalen über eine opto-elektronische Erfassung ist bisher noch nicht mit einem direkt arbeitenden Prüfverfahren unter wirtschaftlichem Aufwand möglich. Dadurch ist die Vergleichbarkeit zur Oberflächencharakteristik nur in beschränktem Maße möglich. Das teilweise abrupte Versagen der Werkzeuge stellt Hersteller und Anwender vor große Probleme. Dies wird nur gewährleistet, wenn der Fertigungsprozess der Werkzeuge genau beherrscht und mit modernster Messtechnik die erzielte Qualität der Werkzeuge geliefert werden kann. Darum ist es nötig, Korrelationsuntersuchungen zu den Bearbeitungsergebnissen der galvanisch gebundenen Diamantschleifwerkzeugen in Abhängigkeit vom Werkzeugtyp, der zu bearbeitenden Werkstücke und den Bearbeitungsparametern durchzuführen. Um Verschleißmerkmale opto-elektronisch an galvanisch belegten Schleifwerkzeugen berührungslos messtechnisch zu erfassen, wird eine reale mikroskopische 3D-Erfassung notwendig.

Die Entwicklung von Bildverarbeitungsalgorithmen zur Charakterisierung der Verschleißzustände von Schleifwerkzeugen ist das Ziel. Die Untersuchungen sind durch Referenzsysteme mit einer Auswertesoftware zu begleiten. Als Ergebnisse werden Bildaufnahmestrategien und Bildauswerteverfahren basierend auf den 3D-Digitalisierungsmethoden, sowie intelligenten und adaptiven Beleuchtungsverfahren angestrebt. So das zur Aufnahme der Schleifwerkzeugoberfläche sowie der notwendigen Beleuchtungskomponenten, die vollautomatische Erfassung der Oberfläche und die messtechnische Ermittlung des Verschleißzustandes an Schleifwerkzeugen erfolgen kann. Es wird möglich, das Prozessverhalten der Werkzeuge zu verstehen, objektiv zu charakterisieren und die Produkte gezielt weiter zu entwickeln, um den Anforderungen des Bearbeitungsprozesses Schleifen gerecht zu werden. Die Produzenten von Schleifwerkzeugen suchen ein Bildverarbeitungsverfahren zur schnellen Charakterisierung des Verschleißes galvanischer Schleifwerkzeuge.

Ergebniszusammenfassung:

Mit dem im Vorhaben entwickeltem Prüfverfahren kann der Industrie ein Werkzeug an die Hand gegeben werden, mit welchem die Möglichkeit geschaffen wird, in kurzer Zeit und mit vertretbarem Aufwand die Eignung von Schleifmitteln in Abhängigkeit zum Standzeitverhalten zu überprüfen und qualitativ abzubilden. Das Verschleißverhalten der Werkzeuge kann somit effektiv ermittelt und der Werkzeugeinsatz optimiert werden. Dies führt zu einer Erhöhung der Standmenge, zur Verringerung von Kosten für die Nachbearbeitung, zur Vermeidung von Anlagenstillstandszeiten und weiteren Rüstvorgängen und folglich zu verringerten Produktionskosten bei den Anwendern der so untersuchten Schleifmittel. Für die Unternehmen, in denen Schleifprozesse zum Tagesgeschäft gehören, stellen diese Aspekte einen erheblichen Beitrag zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit dar.

Für die Hersteller von Schleifwerkzeugen ermöglicht das ausgearbeitete Prüfverfahren eine verbesserte Ausrichtung der Entwicklungsaktivitäten auf spezifische Kundenprobleme. Die Effektivität von Schleifmitteln hinsichtlich der Verschleißreduzierung bei der Oberflächenbearbeitung kann nun zuverlässiger sowie bei verringerten Kosten geprüft und bewertet werden. Dies stellt einen Beitrag zur Steigerung der Leistungs- und Wettbewerbsfähigkeit dar. Die Hersteller und Lieferanten von Schleifmitteln, die in engem Kontakt zu einer Vielzahl von Anwendern stehen, fungieren dabei als Multiplikatoren in Bezug auf die industrielle Umsetzung und Nutzung des Verfahrens.