V7_Prozessüberwachung

Question 1

Nenne Störeinlüsse, die bei der Fertigung auftreten können:

Answer 1

• Mechanische Störeinflüsse (Spannfehler, Durchbiegung)
• Thermische Störeinflüsse (Prozesswärme, Umgebungstemperatur)
• Chemische Störeinflüsse (Oxidation, tribologischer Verschleiß)

Question 2

Erläutere das Prinzip der Prozessüberwachung:

Answer 2

1. Messgrößen -> Rückschluss
2. Prozesseigenschaft -> Rückschluss
3. Bauteileigenschaft

Question 3

Nenne Überwachungsstrategien:

Answer 3

• Feste Grenze (Online)
• Mitlaufende Schwellen (Online)
• Stichproben (Offline)

Question 4

Was beschreibt die Online Überwachung?

Answer 4

Messung erfolgt während der Bearbeitung (z.B.: Rattererkennung)

Question 5

Was beschreibt die Offline Überwachung?

Answer 5

Messung erfolgt nach der Bearbeitung (z.B.: Röntgenografische Eigenspannungsmessung)

Question 6

Nenne die 7 Schritte zur Prozessüberwachung:

Answer 6

1. Finden der prozessabhängigen Ursache für den Funktionsverlust des Bauteils
2. Finden einer geeigneten Messgröße
3. Finden einer Messmethode
4. Aufbau der Messkette
5. Aufzeichnen eines funktionierenden Prozesses
6. Finden einer geeigneten Überwachungsstrategie
7. Implementieren des Überwachungssystems

Question 7

Wie lautet die Definition einer physikalischen Größe?

Answer 7

Eine physikalische Größe besteht stets aus einem Zahlenwert und einer Maßeinheit

Question 8

Wie lautet die Definition eines Sensors?

Answer 8

Ein Sensor ist ein technisches Bauteil zur Erfassung einer physikalischen Größe.

Question 9

Nenne Klassifikationen von Sensoren:

Answer 9

• Wandler
• Aktiver Sensor
• Passiver Sensor

Question 10

Nenne mögliche Messwerkzeuge :

Answer 10

• piezoelektrischer Dehnungsaufnehmer
• Dehnungsstreifen
• Linearmaßstab

Question 11

Erläutere die Funktionsweise von Dehnungsmessstreifen:

Answer 11

• Eine äußere Kraft verursacht Spannung und Dehnung am Objekt
• Dehnungsmessstreifen wandeln mechanische Dehnungen in Widerstandsänderung

Question 12

Nenne Vorteile des Dehnungsmessstreifens:

Answer 12

• Universell und einfach anwendbar
• Klein / geringe Masse
• Großer Frequenzbereich (0… > 50kHz)
• Geringe Rückwirkung auf Messobjekt

Question 13

Nenne Nachteile des Dehnungsmessstreifens:

Answer 13

• relative Widerstandsänderung sehr gering (elektrische Brückenschaltung unumgänglich)
• Temperatureinsatzgrenzen
• nicht wieder verwendbar

Question 14

Erläutere die Funktionsweise von piezoelektrischen Dehnungsaufnehmern:

Answer 14

Messung der Ladungsverschiebung durch Verformung des Piezokristalls

Question 15

Nenne Vorteile von piezoelektrischen Dehnungsaufnehmern:

Answer 15

• Großer Messbereich
• Hohe Auflösung, z.B. <10 mN innerhalb eines Messbereichs von 5 kN
• Gute Linearität, kaum Hysterese
• Einfaches Handling durch Reset

Question 16

Nenne Nachteile von piezoelektrischen Dehnungsaufnehmern:

Answer 16

• Eignung nur für dynamische und quasistatische Messungen
• Übersprechen zwischen den Achsen
• Strukturschwächung durch Sensorintegration
• Hohe Kosten vgl. mit DMS

Question 17

Welche Arten von Temperatursensoren gibt es?

Answer 17

• Thermoelement
• Widerstandsthermometer
• Zweifarbenpyrometer
• Infrarotkamera

Question 18

Welche Körperschallursachen gibt es?

Answer 18

• Plastische Deformation in der Scherebene
• Reibung auf der Spanfläche
• Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück
• Reibung durch Rückschlag des Spans auf die Spanfläche
• Aufprall des Spans auf das Werkstück oder Werkzeug
• Spanbruch
• Rissentstehung und Rissausbreitung

Question 19

Nenne Auswahlkriterien für Beschleunigungssensoren:

Answer 19

• Messbereich
• Empfindlichkeit
• Sensormasse
• Eigenfrequenz

Question 20

Erläutere den Einfluss des Werkzeugverschleißes auf die Zerspankräfte:

Answer 20

• Kolkverschleiß, der einen größeren positiven Spanwinkel zur Folge hat, führt zu einem Absinken der Zerspankräfte
• Beim Freiflächenverschleiß steigen die Kräfte an, da die Reibfläche zwischen Werkstück und Freifläche größer wird
• Quantitative Aussage über den Kraftanstieg mit zunehmendem Werkzeugverschleiß möglich

Question 21

Nenne Beispiele für systematische Fehler:

Answer 21

• Geometrische Fehler der Spannvorrichtung
• Bauteil-/Werkzeugnachgiebigkeit

Question 22

Nenne Beispiele für zufällige Fehler:

Answer 22

• Spannfehler
• Schneidkantenausbrüche

Question 23

Nenne die wesentlichen Messgrößen der Zerspanung:

Answer 23

• Kraft
• Moment
• Beschleunigung
• Körperschall

Question 24

Welche Korrelation besteht zwischen Verschleiß und Wirkleistung?

Answer 24

Mit wachsendem Verschleiß über die Einsatzzeit des Werkzeugs ist ein Ansteigen der Wirkleistung zu erwarten

Question 25

Wozu dient die Vermeidung von Aliasing (Fehler bei Signal-Abtastfrequenz) ?

Answer 25

Frequenzen, die größer als die halbe Abtastfrequenz sind, müssen gefiltert werden (Tiefpassfilter)

Question 26

Was beschreibt die Mittelung eines Signals?

Answer 26

Reduktion von Messdaten

Question 27

Was beschreibt die Glättung eines Signals?

Answer 27

Korrektur von Ausreißern

Question 28

Welcher Kompromiss wird bei der Short Time Fourier Transform (STFT) hingenommen?

Answer 28

Kompromiss zwischen spektraler und zeitlicher Auflösung

Question 29

Welche Arten von Messfehlern lassen sich grundsätzliche unterscheiden?

Answer 29

• Grobe Fehler
• Systematische Fehler
• Zufällige Fehler

Question 30

Welche systematischen Messfehler können auftreten?

Answer 30

• Nullpunktfehler
• Steigungsfehler
• Linearitätsfehler
• Hysteresefehler

Question 31

Nenne Kennzahlen der Signalverarbeitung:

Answer 31

• Extremwerte
• Mittelwerte
• Spannweite
• Schleife

Question 32

Was sind Extremwerte?

Answer 32

Größter und kleinster Wert innerhalb eines Signals oder Signalabschnitts

Question 33

Was sind Mittelwerte?

Answer 33

Arithmetischer Mittelwert über ein Signal oder einen Signalabschnitt

Question 34

Was ist die Spannweite?

Answer 34

Abstand zwischen den Extremwerten des Signals oder Signalabschnitts

Question 35

Was ist die Schiefe?

Answer 35

Maß für die Anzahl der Messpunkte über bzw. unter dem Mittelwert