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DFG project G:(GEPRIS)450794086

Modellbasierte prädiktive Kraftregelung für das mehrachsige Schruppfräsen

CoordinatorProfessor Dr.-Ing. Dirk Abel ; Professor Dr.-Ing. Thomas Bergs ; Dr.-Ing. Sebastian Stemmler
Grant period2021 -
Funding bodyDeutsche Forschungsgemeinschaft
 DFG
IdentifierG:(GEPRIS)450794086

Note: Fräsen ist ein flexibles und hochdynamisches, spanendes Fertigungsverfahren zur Herstellung von einfachen Geometrien bis hin zu komplexen Freiformflächen. Dabei führt das Werkzeug eine rotatorische Schnittbewegung an einem fest eingespannten Werkstück aus. Überlagert mit einer translatorischen Vorschubbewegung kommt es zu einem zyklisch unterbrochenen Schnittvorgang, der durch eine kontinuierlich variierende Spanungsdicke gekennzeichnet ist. Das Ergebnis ist eine pulsierende Belastung von Werkstück, Werkzeug und Maschine. In der ersten Projektphase wurde ein Modellprädiktiver Regler (MPR) zur Regelung der Aktivkraft in einem mehrachsigen Fräsprozess ohne simultane Tischbewegung erforscht. Als Vorarbeit diente ein MPR für das zweiachsige Fräsen. Die Kraftmessung findet mittels eines Tischdynamometers statt. Bei Auslenkung des Maschinentisches und damit des Dynamometers im Mehrachsfräsprozess kommt es zu einer Störung der Messung der Prozesskräfte und einer Rotation der Messkräfte gegenüber den simulativen Eingriffsbedingungen. Zur Korrektur dieser Effekte wurde ein Messmodell formuliert. Daneben wurde eine Methode zur Onlineschätzung der Parameter eines Kraftmodells entwickelt. Der bestehende zweischichtige MPR, bestehend aus einem Trajektoriengenerator der optimalen Vorschubgeschwindigkeit und eines MPR zum Einstellen der Geschwindigkeit, wurde für den komplexeren Eingriff weiterentwickelt. Daneben wurden weitere Regelungsansätze entwickelt, welchen die Aktivkraft direkt im MPR selbst berücksichtigen. Die Validierung der Regelung fand simulativ und experimentell statt. In der nun beantragten Projektphase sollen die Entwicklungen aus der ersten Projektphase fortgeführt werden, um die erforschte Kraftregelung auf einen mehrachsigen Simultanfräsprozess anzuwenden. Hierzu müssen die komplexen Eingriffsbedingungen in der Regelung berücksichtigt und dynamische Messstörungen mithilfe des Messmodells kompensiert werden. Die bisherigen Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass der erhebliche Rechenaufwand der Kraftregelung das entscheidende Hindernis darstellt, um da Regelungssystem in einer industrienahen Produktionsumgebung zu nutzen. Deshalb sollen Methoden untersucht werden, mit denen die Rechenzeit der verschiedenen Komponenten der Kraftregelung reduziert werden. Abschließend soll die Kraftregelung unter produktionsnahen Bedingungen validiert werden.
   

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Model predictive force control in five-axis positional milling using a table dynamometer
Journal of intelligent manufacturing () [10.1007/s10845-026-02875-7]  GO OpenAccess  Download fulltext Files BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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Dataset for Potential of Model Predictive Force Control in Five-Axis Positional Milling Considering Tool Wear
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Dataset for Model Predictive Force Control in Five-Axis Positional Milling using a Table Dynamometer
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Dynamic Process Force Simulation Model for Multi-Axis Milling Processes
18. IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing, INCOM 2024, ViennaVienna, Austria, 28 Aug 2024 - 30 Aug 20242024-08-282024-08-30 ()  GO  Download fulltext Files BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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Dynamic Process Force Simulation Model for Multi-Axis Milling Processes
18. IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing, INCOM 2024, ViennaVienna, Austria, 28 Aug 2024 - 30 Aug 20242024-08-282024-08-30 IFAC-PapersOnLine 58(19), 1078-1083 () [10.1016/j.ifacol.2024.09.128] special issue: "18th IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing INCOM 2024: Vienna, Austria, August 28-30, 2024 / edited by Sebastian Schlund, Fazel Ansari"  GO OpenAccess  Download fulltext Files BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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Mass Loss and Displacement Modeling for Multi-Axis Milling
56. CIRP International Conference on Manufacturing Systems, CIRP CMS 2023, Cape TownCape Town, South Africa, 24 Oct 2023 - 26 Oct 20232023-10-242023-10-26 Procedia CIRP 120, 1534-1539 () [10.1016/j.procir.2023.09.210] special issue: "56th CIRP International Conference on Manufacturing Systems 2023 / edited by Khumbulani Mpofu, Natasha Sacks, Oliver Damm"  GO OpenAccess  Download fulltext Files BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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Mass Loss and Displacement Modeling for Multi-Axis Milling
56. CIRP International Conference on Manufacturing Systems, CIRP CMS 2023, Cape TownCape Town, South Africa, 24 Oct 2023 - 26 Oct 20232023-10-242023-10-26 Procedia CIRP 120, 1534-1539 () special issue: "56th CIRP International Conference on Manufacturing Systems 2023 / edited by Khumbulani Mpofu, Natasha Sacks, Oliver Damm"  GO BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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Model-Based Determination Of Process Force In Multi-Axis Milling
Proceedings of the 9th World Congress on Mechanical, Chemical, and Material Engineering (MCM'23) : Brunel University, London, United Kingdom - August 06-08, 2023
9. World Congress on Mechanical, Chemical, and Material Engineering, Meeting location, 6 Aug 2023 - 8 Aug 20232023-08-062023-08-08 () [10.11159/mmme23.117]  GO BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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Mass Loss and Displacement Modeling for Multi-Axis Milling
56. CIRP International Conference on Manufacturing Systems, CIRP CMS 2023, Cape TownCape Town, South Africa, 24 Oct 2023 - 26 Oct 20232023-10-242023-10-26 ()  GO  Download fulltext Files BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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Model predictive force control in milling based on an ensemble KALMAN filter
Journal of intelligent manufacturing 33(7), 1907-1919 () [10.1007/s10845-022-01931-2]  GO OpenAccess  Download fulltext Files BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

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 Record created 2022-04-25, last modified 2026-11-07
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