Systematische Optimierung von Schleifprozessen für sprödharte Werkstoffe

Vogt, Christian

Diese Arbeit analysiert Prozesse zum Schleifen spröd harter Werkstoffe in der Optikfertigung in Bezug auf Mechanismen und Deterministik. Die erarbeitete Methode "Grinding Process Validation Approach" (gPVA) ermöglicht eine systematische Auslegung und Optimierung einzelner Schleifprozesse und ganzer Fertigungsketten auf Basis von Parameter Flow Charts und standardisierten Verfahrenstests. Hierbei werden Prozessfenster für die jeweilige Schleifwerkzeug-Werkstückmaterial-Kombination ermittelt und Prozesskennlinien erstellt, die als Look-Up-Tables genutzt werden; dies gewährleistet eine quantitative und deterministische Optimierung des Betriebspunktes hinsichtlich Produktivität und Prozessstabilität, ohne dies anhand von Produktionssamples während der Fertigung auf der Maschine durchführen zu müssen. Neben einer Beschreibung der gPVA Methodik selbst werden Ergebnisse aus Analysen bzgl. Genauigkeiten, Wirkmechanismen der kritischen Einflussgrößen sowie die Ergebnisse aus ersten Industrietests präsentiert. Des Weiteren wird die hieraus entstandene Initiative zur Entwicklung eines zu normierenden Standardtests diskutiert, welcher derzeit in einem ersten Feldtest bewertet wird. Die Ergebnisse ermöglichen die quantitative Beurteilung von Schleifwerkzeugen und Glaswerkstoffen sowie die Ableitung von Prozessparametern für die industrielle Fertigung. Es wird gezeigt, dass die Anwendung der Methodik eine wesentlich effektivere und effizientere Prozessplanung ermöglicht als der aktuelle Stand der Technik.

This work is about the analyzation of brittle mode grinding processes for manufacturing optics in terms of mechanisms and deterministics. The devoloped gPVA method enables systematic design and optimization of grinding processes and whole sets of grinding operations. The method is based on a parameter flow chart and a standardised testing procedure. In doing so, the process window for the single grindingtool-workpiece-materialcombination is detected and transferred to tool performance maps that are used as look up tables. This ensures a quantitative and deterministic optimization of points of operation in terms of productivity and stability without the necessity of optimizing processes on actual workpieces and machines. The method itself as well as the results of analysations concerning accuracy, mechanisms of critical inuencing factors and results of field tests under industrial conditions are presented. The intention developing this method into an industrial standard is currently under discussion with a field test being implemented. The results enable a quantitative validation of grinding tools and glass materials which provides the basis to design grinding processes more efficiently compared to state of the art methods.

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Vogt, Christian: Systematische Optimierung von Schleifprozessen für sprödharte Werkstoffe. Ilmenau 2018.

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