Hub design for the reduction of process forced vibrations in high perfomance grinding

Abstract

The grinding process is characterized by a high number of cutting edges undergoing non-uniform wear. This also typifies a highly non-stationary process. Therefore this work introduces a mathematical model which allows to predict certain abrasive compositions with respect to the working parameters and abrasive wear development. Another important aspect which is investigated are the natural frequencies of different engineered hub designs and the associated impact on the grinding process. In order to allow for analyzing the hub behavior without the abrasive layer in a dynamic excitation environment a roller dynamometer was designed and the results were interpreted with an FFT-analysis. For the investigation of the hub behavior during the grinding process all different grinding wheel designs were equipped with a deformation monitoring system. This system enables a continuous process control during all developed experiment sets. Additionally a temperature measurement system was used to measure the grinding temperature either in the grinding zone or in an area within a defined distance of the grinding zone.

Der Schleifprozess ist durch eine große Anzahl an Schneidkanten definiert, welche sich während des Schleifprozesses unterschiedlich abnützen. Dieses Verhalten definiert einen hochgradig instationären Prozess. Deshalb wird in dieser Arbeit ein mathematisches Modell vorgestellt, welches es ermöglicht, eine spezifische Zusammensetzung des Schleifbelags in Abhängigkeit von den Arbeitsparametern und des Verschleissverhaltens vorherzusagen. Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt, der beleuchtet wird, sind die Eigenfrequenzen der spezifisch entworfenen Schleifgrundkörper und die damit verbundenen Einflüsse auf den Schleifprozess. Um eine Analyse der Schleifscheibe ohne Belag in einem dynamischen Belastungsszenario zu ermöglichen, wurde eigens ein Rollenprüfstand eigens entwickelt und die Ergebnisse mittels einer FFT-Analyse interpretiert. Für die Untersuchung des Deformationsverhaltens während des Schleifprozesses wurden alle Grundköperdesigns mit einem Monitoringsystem ausges¬tattet. Durch dieses System ist eine kontinuierliche Überwachung während jeder spezifisch ausgearbeiteten Versuchsanordnung möglich. Zusätzlich wurde ein Temperaturmesssystem entwickelt, das die Temperaturmessung in der Schleifzone als auch in einem definierten Abstand davon ermöglicht.