Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Steuerungs- technik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen der Universitat Stuttgart. Dem Institutsleiter, Herrn Prof. Dr. -Ing. G. Pritschow danke ich fur die wohlwollende Unterstutzung und die Anregungen wah- rend des Entstehens der Arbeit. Mein herzlicher Dank gilt auch Herrn Prof. Dr. -Ing. A. Storr fur die stetige Forderung und die eingehende Durchsicht dieser Arbeit. Herrn Prof. DTech. h;c, Dipl. -Ing. K. Tuffentsammer danke ich fur die Erstellung des Mitberichtes. Ferner gilt mein Dank allen Mitarbeitern und Studenten des Institutes, die durch kritische Hinweise und durch Diskussionen zum Gelingen meiner Arbeit beigetragen haben. Insbesondere bedanke ich mich hierfur bei den Herren Dipl. -Ing. B. Walker, Dipl. -Ing. R. Viefhaus, Dipl. -Ing. H. Edenhofer und Dipl. -Ing. Lei Wei TaL Eberhard Wagner - 7 - Seite Inhaltsverzeichnis Formelzeichen und Abkurzungen 10 14 Einleitung 2 Aufbau einer KoordinatenmeBanlage 16 2. 1 Komponenten einer KoordinatenmeBanlage 16 2. 2 Verarbeitung der Steuerdaten in einer Koordinat- meBanlage 18 2. 2. 1 Betriebsarten einer KoordinatenmeBanlage 18 2. 2. 2 Steuerdaten fur ein KoordinatenmeBgerat 19 2. 2. 3 Struktur der Steuerdatenverarbeitung 21 2. 2. 3. 1 Prinzip der Steuerdatenverarbeitung 21 2. 2. 3. 2 Funktionsblocke der Steuerdatenverarbeitung 22 3 Zielsetzung und Vorgehen 24 4 Verfahren zur FuhrungsgroBenerzeugung und Lage- regelung 25 4. 1 Verfahren zur Bahnerzeugung bei Werkzeugmaschinen 26 4. 1. 1 Konventionelle Verfahren 26 4. 1. 2 Bahnregelung 27 4.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Steuerungs- technik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen der Universitat Stuttgart. Herrn Professor Dr. -Ing. A. Storr gilt mein besonderer Dank fur das Interesse an meiner Arbeit und die wohlwollende Unterstutzung bei ihrer Entstehung. Seine intensive Durch- sicht und die damit verbundenen wertvollen Hinweise haben ganz wesentlich zu ihrem Gelingen beigetragen. Ebenso danke ich Herrn Professor Dr. -Ing. G. Pritschow fur weiterfuhrende hilfreiche Anregungen. Mein Dank gilt auch Herrn Professor Dr. -Ing. H. -J. Warnecke fur seine Bereitschaft, den Mitbericht zu ubernehmen. Daruber hinaus moechte ich mich bei allen Mitarbeiterinnnen und Mitarbeitern des Instituts bedanken, die meiner Arbeit durch anregende Kritik und Diskussionen zusatzliche Impulse verliehen haben. Dieser Dank gilt insbesondere den Herren Dr. -Ing. W. Renn, Dipl. -Ing. M. Hardtner, Dipl. -Ing. W. Grimm und Dipl. -Ing. J. Schneider. Jurgen Fleckenstein - 7 - Inhaltsverzeichnis Seite Abkurzungen, Bezeichnungen, Symbole 10 Einleitung 13 2 Analyse der Beschreibungsform 'Zustandsgraph' fur die Darstellung von Steuerungsaufgaben 16 2. 1 Begriffsdefinitionen 16 2 . 1. 1 Begriffe in Verbindung mit Zustandsgraphen 18 2 . 1. 2 Begriffe im Zusammenhang mit der Verarbeitung von Daten 21 2. 2 Beschreibung von Steuerungsaufgaben mit Zustandsgraphen als Grundlage zur Erstellung von Steuerprogrammen 23 2. 2. 1 Anforderungen an das Beschreibungsverfahren 24 2. 2. 2 Einfuhrung eines Initialisierungszustandes 27 2. 2. 3 Einfuhrung eines Fehlerzustandes 29 2. 2. 4 Auswirkung von Fehlererkennung und Verkettung auf die Obergangsbedingungen 32 2. 2. 4.

Aufgabe der staatlIehen Foerderung der Umsetzung im Rahmen des Pro- grammes "Humanisierung des Arbeitslebens (HdA)" ist es unter anderem, den Prozess der Vermittlung von Erkenntnissen zur menschengerechten Gestaltung von automatisierten Systemen zu beschleunigen. Die Huma- nisierung des Arbeitslebens muss mit den technischen und organisato- rischen Entwicklungen und den Anspruchen der arbeitenden Menschen an die Gestaltung von Arbeit und Technik Schritt halten. Dies geschieht wirkungsvol I dadurch, - dass Informationen handlungsorientiert fur die einzelnen Planun- und Entscheidungstrager aufbereitet, vermittelt und verbreitet werden und - dass schliesslich Anstoesse gegeben werden, bei den Tragern der Umset- zung solche eigenstandigen Formen und Wege zu entwickeln. Um dies effektiv und schnell im Bereich der flexiblen Automatisierung erreichen zu koennen, wurde ab 1982 das "Beratungszentrum Industriero- boter (BZI)" vom Bundesminister fur Forschung und Technologie (BMFT) im Rahmen des Programms "Humanisierung des Arbeitslebens (HdA)" ge- foerdert. Da wahrend der Tatigkeiten des Zentrums erkannt wurde, dass am Markt vorhandene Planungsunterlagen sich fast ausschliesslich mit der reinen technischen Planung beschaftigen, wurde die vorliegende Planungsvorgehensweise erstellt. Diese Vorgehensweise soll Planern einen Leitfaden geben, um flexible Automatisierung nicht nur rein technisch zu planen, sondern bei diesen Planungstatigkeiten auch die menschengerechte Gestaltung der Systeme zu berucksichtigen. Damit kann ein direkter Beitrag zur Humanisierung und somit zur Verbesse- rung der Arbeitszufriedenheit geleistet werden.

In der frUhen Entwicklung der Umformtechnik wurde zwischen Umformtechnik im engeren Sinne und Werkstoffkunde bzw. Metallkunde oder EisenhUttenwesen nicht streng unterschieden. Erst in der spateren Entwicklung vor allem in diesem Jahrhundert machte sich eine zunehmende Spezialisierung bemerkbar, und zwar sowohl in der Praxis der Fertigung als auch im Bereich der Aus- bildung und Lehre. Fast alle Bereiche der Umformtechnik sind aber eng mit Werkstofffragen ver- knUpft. Werkstoffeigenschaften bestimmen neben der Geometrie und dem speziel- len Umformverfahren das Umformverhalten des Werkstoffes einschlieBlich der moglichen Verfahrensgrenzen sowie die Gebrauchseigenschaften des fertig um- geformten WerkstUckes. Zum Verstandnis eines Umformvorganges und der resul- tierenden WerkstUckeigenschaften sind grUndliche Kenntnisse des Werkstoff- verhaltens unerlaBlich. 1m Rahmen der Umformtechnik kann aber die Werkstoff- kunde nur als eines von mehreren Teilgebieten betrachtet und nur in verkUrz- ter Form in die Lehre an den Hochschulen einbezogen werden. Der Fortschritt der Werkstoffwissenschaften seit der Entwicklung der Versetzungstheorie in den DreiBiger Jahren ist fUr den einzelnen Umformtechniker unUberschaubar geworden. Der 1. Workshop "Werkstoff und Umformung" hatte deshalb zum Ziel, zwischen den Bereichen der Ufmormtechnik und der Werkstofftechnik bzw. Metallkunde einen BrUckenschlag zu ermoglichen; er sollte den Stand und die Entwicklungs- tendenzen im Grenzbereich zwischen diesen beiden Gebieten aufzeigen und den Teilnehmern eine moglichst zwanglose und intensive Diskussion Uber auftre- tende Fragen ermoglichen.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaft- licher Mitarbeiter am Institut fUr Umformtechnik der Universitat Stuttgart. Herrn Professor Dr. lng. K. Lange danke ich herzlich fUr sein Vertrauen, seine groBUgige UnterstUtzung und Anregung zu dieser Arbeit. Herrn Professor Dr. -Ing. M. Geiger danke ich fUr sein Interesse an der Arbeit und fUr die eingehende Durchsicht. Mein Dank gilt ferner allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des lnstituts fUr Umformtechnik der Universitat Stuttgart, die zum Gelingen der Arbeit beigetragen haben. Die DurchfUhrung der Untersuchungen wurde vom Verein Deutscher Werkzeug- maschinenfabriken e. V. und von der Arbeitsgemeinschaft Industrieller For- schungsvereinigungen e. V. gefordert, wofUr ich ebenfalls zu Dank verpflich- tet bin. Garching, Oktober 1986 Vu The Cuong Inhaltsverzeichnis 12 Verzeichnis der wichtigsten AbkUrzungen 17 Einleitung 17 l. l Aufgabenstellung 18 1. 2 Stand der Erkenntnisse 22 1. 3 Zielsetzung 26 2 Verwendete Berechnungsmethoden 26 Fin ite-E 1 emente-Methode ( FE l) 2. 1 26 2. 1. 1 EinfUhrung 26 2. l. 2 Theoretische Grundlagen der Verschiebungsmethode 28 2 . l. 3 Das Programmsystem ASKA 29 2. 2 Boundary-Elemente-Methode (BEM) 29 2. 2. 1 EinfUhrung 31 2. 2. 2 Theoretische Grundlagen der direkten Boundary-Elemente- -Methode 38 2. 2. 3 Das Programmsystem BETSY Axial vorgespannte Matrizen 39 3 Untersuchungsplan, Belastungsannahmen und Rechenmo- delle fUr axial vorgespannte Matrizen 3. l Untersuchungsplan 39 3. 2 Vorspannungsschaubild 39 3. 2. 1 Bestehende Vorspannkraft nach Wegnahme der Druckkraft 42 3. 2. 2 Verminderung der Vorspannkraft be{ Belastung 44 3.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut fUr Werkzeugma- schinen und Betriebswissenschaften der Technischen Universi- tat MUnchen. Mein besonderer Dank gilt Herrn Professor Dr. -Ing. J. Milberg, dem Leiter dieses Lehrstuhls, fUr die Anregung zu dieser Ar- beit, seine stete UnterstUtzung und seine wertvollen Hinweise bei der Durchsicht der Arbeit. Herrn Professor Dr. -Ing. K. -G. Schmitt-Thomas danke ich fUr sein Interesse an diesem Thema und die Obernahme des Korre- ferates. Herrn Professor Dr. -Ing. K. G. MUller danke ich fUr die Ein- fUhrung in das Forschungsgebiet Funkenerosion und sein groBes Interesse am Arbeitsfortgang. Ebenso danke ich - allen Industriefirmen fUr Ihre Bereitschaft Anlagen, Ver- suchsmaterialien und Arbeitszeit zur VerfUgung zu stellen, - allen derzeitigen und ehemaligen Mitarbeiterinnen und Mit- arbeitern des Lehrstuhls, den vielen Studenten, die mir bei der Arbeit behilflich wa- ren. MUnchen, im Februar 1986 Ingrid Hunzinger Inhaltsverzeichnis Seite 1. Einleitung 1 1. 1 Allgemeines 2 1. 2 Stand der Technik 4 Aufgabenstellung 1. 3 8 2. Funkenerosives Schneiden 8 2. 1 Physikalische Modelle 11 2. 2 Kenngrol3en de s Verfahrens 11 2. 2. 1 Elektrische Kenngrol3en 14 2. 2. 2 Technologische Kenngrol3en 18 3. Funkenerodierte Oberflachen 18 3. 1 Oberflachenausbildung und Randschicht- beeinflussung bei senkerodierten Oberfl achen 24 3. 2 Besonderheiten drahterodierter Oberflachen 27 3. 3 Erodierte Oberflachen im Einsatz 31 4. Messen der elektrischen und techno- logischen Kenngrol3en beim funken- erosiven Drahtschneiden 4. 1 Versuchsanl age 31 34 4. 2 Problematik der Mel3technik 37 4.

Beim Kaltfliesspressen hangt je nach Verfahren und Umformbedingungen die Werkzeuglebensdauer vom Verschleiss oder dem Bruch von Werkzeug-Aktivelementen ab. Von besonderer Bedeutung fur das wenig erforschte Bruchverhalten eines Werkzeugs ist neben der beanspruchungsgerechten konstruktiven Auslegung eine anforderungsorientierte Warmebehandlung. In diesem Band wird deshalb der Einfluss ausgewahlter Warmebehandlungen auf den Werkzeugbruch untersucht. In einem ersten Schritt wurden die im Bereich der Sekundarharte gefugebedingt eingestellten mechanischen Eigenschaften in Laborversuchen (quasistatische Biege- und Stauchversuche, Umlaufbiegeversuche und Bruchmechanikversuche) ermittelt und Bruchmerkmale rasterelektronenmikroskopisch beurteilt. Diese Ergebnisse wurden mit betriebsnahen Standmengenversuchen beim Voll-Vorwarts-Fliesspressen unter Fertigungsbedingungen verknupft, in denen Werkzeuge bis zum vollstandigen Versagen durch Ermudungsquerbruch beansprucht wurden. Die Rissausbreitung konnte mit zerstorungsfreien Prufverfahren verfolgt werden. Eine bruchmechanische Analyse ermoglicht die Beschreibung der Werkzeuggeschichte und mittels richtiger Ubertragung der Ergebnisse aus dem Labor eine qualitative Lebensdauerabschatzung der Werkzeuge."

Verfahren der Kaltmassivumformung wei sen gegenUber anderen Fertigungsver- fahren eine Reihe von VorzUgen auf, die dazu gefUhrt haben, daB Kalt- fl i eBpressen zunehmend angewandt wi rd. GUnsti ge Werkstoff ausnutzung und hohe Mengenleistung bei der Fertigung oft schwieriger Formteile und hohe Arbeitsgenaui gkeit, durch di e in vi el en Fall en spanende Nachbearbeitun- gen der PreBteile eingespart werden konnen, ergeben deutliche Kostenvor- tei 1 e fUr das Ka ltf 1 i eBpressen /1/. Desha 1 b i st es in j Ungster Zeit ei n wesentliches Ziel des Kaltmassivumformens, mechanisch hochbeanspruchbare Bauteile mit hoher MaB- und Formgenauigkeit und Oberfl achengUte herzu- ste 11 en. S i e so 11 en ohne oder mit geri nger Nachbearbeitung ei nbaufert i 9 sein /2, 3/. Weitere Entwicklungsschwerpunkte sind das Umformen hoher 1 egi erter Werkstoffe und di e Herstell ung kompl exer WerkstUckformen, - wohl aus Stahl als auch aus Leichtmetallen /4-6/. So hat inzwischen das QuerflieBpressen als ein neues Verfahren Einzug in die Fertigung gefun- den, womit ei ne Erweiterung des Spektrums herstell barer WerkstUckformen verbunden war /7, 8/. Aus GrUnden der Wirtschaftlichkeit werden heute bei der Kaltmassivumfor- mung in immer starkerem MaBe Verfahrenskombinationen eingesetzt /9, 10/. Von einer Verfahrenskombination spricht man, wenn zwei oder mehrere gleiche oder verschiedene Verfahren in einem Werkzeug bei einem Pressen- hub ausgefUhrt werden.

Die vorliegende Arbeit entstand wah rend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Steue- rungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrich- tungen der Universitat Stuttgart. Mein besonderer Dank gilt dem verstorbenen Institutsleiter. Herrn Professor Dr. -Ing. G. Stute. der die Voraussetzungen zu dieser Arbeit schuf. Herrn Professor Dr. -Ing. A. Storr und Herrn Professor Dr. -Ing. G. Pritschow danke i ch fur die Unterstutzung und FOrderung. die zum Entstehen der Arbeit wesentlich war. Herrn Professor Dr. -Ing. H. -J. Warnecke danke ich fur seine Bereitschaft. den Mitbericht zu ubernehmen. Bei allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts bedanke ich mich fur die wertvollen Anregungen und kri- schen Diskussionen zum Gelingen dieser Arbeit. Ein besonde- rer Dank gilt den Herren Dr. -Ing. W. Renn. Dr. -Ing. A. Herrscher und Dipl. -Inform. H. Schumacher. Heinz Fink - 7 - Inhaltsverzeichnis AbkUrzungen. Formelzeichen 10 12 Einleitung 14 2 Speicherprogrammierbare Steuerungen - Steuerungstechnik und Informationsverarbeitung 2. 1 Einordnung in die Steuerungsebenen 14 2. 2 Steuerungsprinzipien 16 2. 3 Informationsverarbeitung bei 19 speicherprogrammierbaren Steuerungen 2. 3. 1 Datenverarbeitungsfunktionen 22 2. 3. 2 Grenzen der Anwendungsorientierung 23 Analyse und Bewertung wichtiger Merkmale 3 26 speicherprogrammierbarer Steuerungen 3. 1 Strukturen speicherprogrammierbarer Steuerungen 26 3. 2 Prozessorkonzepte 31 3. 3 Programm- und Datenspeicher 33 3. 4 ProzeBvariable und interne Variable 37 3. 5 Schnittstellen 38 3. 6 Aufbautechnik 39 3. 7 Befehlsvorrat und Programmierung 41 3. 7. 1 Beschreibungsform und Programmdarstellung 42 3. 7. 2 Befehle fUr bin!re Funktionen 43 3. 7.

Die vorliegende Dissertation entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universitat Mun- chen. Mein besonderer Dank gi lt Herrn Prof. Dr. -Ing. j. Mi lberg, dem Leiter dieses Instituts, fur die wohlwollende Foerderung und gross- zugige Unterstutzung sowie fur die wertvollen Hinweise zu dieser Arbeit. Des weiteren danke ich Herrn Prof. Dr. -Ing. j. Heinzl fur die auf- merksame Durchsicht der Arbeit und die wertvollen Anregungen zur Gestal tung des Inhal ts. Allen Kollegen und Mitarbeitern des Instituts und allen Studenten, die mich bei der Erstellung meiner Arbeit unterstutzt haben, bin ich zu aufrichtigem Dank verpflichtet. Munchen, 1986 Ulrich Pilland - I I - Inhaltsverzeichnis Sei te 0. 1 Formelzeichen 0. 2 Nfuthematische Operatoren 2 3 1 Einleitung 2 Anforderungsprofil 3 2. 1 Analyse von Kollisionen 4 6 2. 2 Diskussion verschiedener Kollisionsschutzsysteme 2. 2. 1 chanisch wirkende Vorrichtungen oder Systeme mi t Sensoren 2. 2. 2 Steuerungstechnische Loesungen 7 2. 2. 3 Erzeugung kollisionsfreier Teileprogrrunne 8 2. 3 Ansatz fur ein umfassendes Kollisionsschutzsystem 9 2. 3. 1 UEberwachung der geometrischen Eingaben und Funk- tionen der Steuerungen durch die Geometrieub- wachung 14 2. 3. 2 UEberwachung der maschinennahen Steuerungsfunkt- nen durch die Bahnuberwachung 14 2. 4 Beschreibung des Versuchsaufbaus 15 3 Geometrieuberwachung 18 3. 1 Aufgabensteilung fur die Geometrieuberwachung 18 3. 1. 1 Problematik der Kollisionserkennung mittels - chenmodell 18 3. 1. 2 Loesungsansatz fur die Geometrieuberwachung 19 3. 1.

FUr Produkte, die keiner konstruktiven nderung unterlie- gen, die abel' praktisch nicht substituierbar sind, tendiert del' Preis nach unten und die Qualit t stetig nach oben. Del' Fertigungstechnologie kommt dabei eine entscheidende Holle zu, da durch sie beide Faktoren determiniert sind. Die Kugel ist ein solches Produkt. Als geometrischer K5r- per ist sie seit Jahrtausenden bekannt. Seit ca. 300 Jahren werden Marmorkugeln in sogenannten Marmel- odeI' Schusser- mUhlen hergestellt. Poppe /P7/ beschrieb die MUhlen erst- mals 1837. Die SchussermUhle bestand aus einem Schleif- stein, del' konzentrische Hillen besaB und von einem Wasser- rad angetrieben wurde und einer FUhrungsscheibe aus Eichen- holz. Die grob behauenen Steine wurden zwischen FUhrungs- scheibe und Schleifstein in del' Schleif rille allm hlicb rund geschliffen. Die "Untersberger MarmormUhlen" an del' Almbach-Klamm zwischen Salzburg und Berchtesgaden arbeiten seit 1683 nach diesem Prinzip. 1854 beschrieb Dingler /D2/ eine Maschine zum "Schleif en" von Ventilkugeln aus Messing. Sechs Kugeln mit 2" Durch- messer fUr Lokomotivpumpen wurden danach in sechs bis sie- ben Stunden mit hinreichender Genauigkeit gefertigt. Die industrielle Herstellung von Kugeln begann in Deutsch- land mit del' Erfindung del' sogenannten "Kugelfr smaschine" 1883 durch Friedrich Fischer in Schweinfurt. Am 17.7.1890 wurde das Verfahren patentiert. Das Verfahrensprinzip del' "Kugelfr1l.smaschine" entsprach dem del' SchussermUhlen, wahr- scheinlich ohne daB Fischer dieses Prinzip gekannt hatte. Seit diesel' Zeit wurden die Kugelbearbeitungsmaschinen st ndig verbessert, doch das Verfahrensprinzip ist bis heute erhalten geblieben: die Kugelbearbeitung zwischen konzentrischen Hillen, das SKR-Prinzip.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als akademischer Rat a.Z. am Lehrstuhl fUr Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften der Technischen Universitat Miinchen. Herrn Professor Dr. -Ing. Karl G. MUller, dem ehemaligen Leiter des Instituts, danke ich fUr die Anregung des Themas und seine UnterstUzung bei der Durch- fiihrung der Arbeit. Danken mOchte ich Herrn Professor Dr. -Ing. Joachim Milberg fUr die konti- nuierliche und wohlwollende FOrderung meiner Forschungsaktivitaten und fUr seine wertvollen Hinweise, die wesentlich zum Gelingen der Arbeit beigetra- gen haben. Ebenso gilt mein Dank Herrn Professor Dr. -Ing. G. Duelen fUr die Ubernahme des Korreferats und das Interesse, das er dieser Arbeit entgegengebracht hat. Bei allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Lehrstuhls, die mich bei meiner Arbeit in vielfaltiger Weise unterstUtzt haben, bedanke ich mich recht herzlich. Des weiteren gilt mein Dank Herrn Prof. Dr. -Ing. R. D. MUller fUr die Durch- sicht der Arbeit und seine wertvollen Anregungen.

Oie vorliegende Arbeit entstand wahrend m einer Tatigkeit als wissenscha- li cher Mitarbeiter am Institut fur Umformtechnik der U niversitat Stuttgart. Herrn Professor Dr.-Ing. K. Lange danke ich herzlich fur das mir entgeg- gebrachte Vertrauen, seine groBzugige F6rderung und stete U nterstutz ung bei der Anfert igung dieser Arbeit. Herrn Professor Dr.-Ing. H. Uetz bin ich fur die eingehende Durchsicht der Arbeit sowie fur die wertvollen Anregungen und Hinweise zu Dank verpfli- tet. Mein Dank gilt ferner Herrn Dr.-Ing. habil. K. P6hlandt fur die Betreuung und Durchsicht der Arbeit sowie fur die kritische Diskussion der Ergebn- se. Ebenso danke ich allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts fur Umformtechnik, die zumGelingen dieser Arbeit beigetragen haben. W eiterhin m 6chte ich Herrn Professor Dr .rer.nat . G. K. W olf, Herrn Dr.-Ing. J. F6hl und H errn Dipl.- Ing. K. -J. GroB fur die Zusam m enarbeit beim Einsatz ionenimplantierter W erkzeuge, bzw. bei der VerschleiBmessung danken. Die Untersuchung wurde mi t M itteln der D eut schen Forschungsgemeinschaft und des K ernforschungszentrum s K ar lsruhe gef6rdert .

Die vorliegende Arbeit enstand wahrend meiner Tatigkeit als wissensehaftlieher Mitarbeiter am Institut fur Umformteehnik der Universitat Stuttgart. Herrn Professor Dr. -Ing. K. Lange moehte ieh sehr herzlieh fur das mir entgegengebraehte Vertrauen und seine Unterstutzung bei der Anfertigung dieser Arbeit danken. Herrn Dr. -Ing. habil. K. Pohlandt danke ieh fur seine Betreu- ung und die Durehsieht der Arbeit. Ebenso gilt mein Dank allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern es Institutes fur Umformteehnik, die dureh ihre Hilfe zum Ge- lingen der Arbeit beigetragen haben. Der Firma Aluminium-Walzwerke Singen GmbH danke ieh fur die Durehfuhrung von ehemisehen Analysen. Die Mittel zur Durehfuhrung dieser Untersuehung wurden von der Deutsehen Forsehungsgemeinsehaft zur Verfugung gestellt. Stuttgart, im Januar 1986 Christian Weist INHALTSVERZEICHNIS Begriffe und Formelzeichen 11 1 Einleitung 13 2 Stand der Forschung 15 2. 1 Korrelation der Kerbzugdehnung mit der Umformeignung und anderen WerkstoffkenngroBen 15 2. 2 EinfluB des Gefliges auf WerkstoffkenngroBen 16 2. 3 Zur Allgemeingliltigkeit des Kerbzugversuchs 19 2. 4 EinfluB der Kerbgeometrie auf die Kerbzugdehnung 20 2. 5 Vorteile der KenngroBe Kerbzugdehnung 23 3 Experimentelle Durchflihrung 25 3. 1 Werkstoffe . - . . . . - - 25 3. 2 Probenform und Versuchsdurchflihrung 26 4 Versuchsergebnisse und Auswertung 29 4. 1 Abhingigkeit der Kerbzugdehnung on der Kerbtiefe und der Probenlage zur Walzrichtung 29 4. 2 Ermittlung der optimalen Kerbgeometrie 33 4. 3 Eigenschaften der KenngroBe Kerbzugdehnung 47 4. 3. 1 EinfluB der Blechdicke auf die Kerbzugdehnung 49 4. 3. 2 Vergleich verschiedener Kerbgeometrien 51 4. 3.

Die nichtrostenden austenitischen Stahle werden in einer Vielzahl von Legierungstypen fur die unterschiedlichsten Betriebsbeanspruchungen in der industriellen Praxis eingesetzt. Neben der Haushaltsgeratetechnik finden diese Werkstoffe insbesondere Anwendung in der chemischen Industrie. Der Grundtyp X5 erNi 18 9 ist durch gute mechanische und physikalische Eigenschaften, chemische Bestandigkeit und eine ausreichende Korrosions- bestandigkeit gekennzeichnet. Die Anwendung dieser Werkstoffe setzt aber die Kenntnis des Werkstoffver- haltens und der Auswirkung verschiedenster Fertigungsverfahren auf die Gebrauchseigenschaften der Werkstucke voraus. Zur Fertigung von Bauteilen werden bei entsprechend hoher Stuckzahl die Verfahren der Umformtechnik wirtschaftlich eingesetzt, wobei in vielen Fallen dunnwandige Napfe aus nichtrostenden austenitischen Stahlen durch Tiefziehen hergestellt werden. Mit der Umformung ist aber eine Eigenschaftsanderung des Werkstoffes ver- bunden, wodurch die Gebrauchsfahigkeit der Werkstucke eingeschrankt werden kann. Daraus resultiert die Forderung, uber die fertigungstechnischen und betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkte hinaus eine optimale Gebrauchs- fahigkeit der Werkstucke anzustreben und diese in die gesamtwirtschaft- liche Betrachtung der Fertigung eines Bauteils einzubeziehen. Die in Betracht kommenden Eigenschaftsanderungen sind in Bild 1 darge- stellt. Sie mussen fur die Beeinflussung der Gebrauchsfahigkeit nicht alle zugleich wirksam werden, koennen jedoch bei korrosiver Beanspruchung von entscheidender Bedeutung fur die Lebensdauer des Bauteils sein.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Steuerungs- technik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Un;versitat Stuttgart. Herrn Prof. Dr. -Ing. G. Pritschow danke ich fur die wohl- wollende Unterstutzung und die Anregungen wahrend des Ent- stehens der Arbeit sowie fur die Obernahme des Hauptberichts. Mein herzlicher Dank gilt auch Herrn Prof. Dr. -Ing. A. Starr fur die eingehende Durchsicht der Arbeit und die sich daraus ergebenden Hinweise. Herrn Prof. DTech. h. c. Dipl. -Ing. K. Tuffentsammer danke ich fur seine Bereitschaft, den Mitbericht zu ubernehmen. Weiterhin gilt mein Dank allen Mitarbeitern und Studenten am obenoenannten Institut, die in vielfaltiger Weise zum Ge- lingen der Arbeit beigetragen haben. Insbesondere moechte ich mich hierfur bei den Herren Dipl. -Ing. B. Walker, Dipl. -Ing. G. Haberle, Dipl-Ing. R. Viefhaus, Dipl. -Ing. E. Wagner und cand. -el. U. Haberle bedanken. Heinz Frank - 7 - Inhaltsverzeichnis Seite Abkurzungen, Formelzeichen, Symbole 1U Einleitung 14 1 2 Derzeitiger Stand bei der Programmierung teile- 16 artbezogener NC-Werkzeugmaschinen 2. 1 Programmierverfahren 17 2. 2 Aufgaben bei der Werkstattprogrammierung 19 2. 2. 1 Erstellen von NC-Steuerdaten 19 2. 2. 2 Testen von NC-Steuerdaten 22 2. 2. 3 Korrigieren von NC-Steuerdaten 24 2. 2. 4 Bewertung der Aufgaben 25 3 Teileorientierte Erstellung von NC-Steuerdaten 27 Festlegung der Anforderungen 3. 1 27 3. 2 Ermittlung von maschinenorientierten Daten in 27 einer NC 3. 3 Beschreibungsform fur die NC-Steuerdaten 29 3. 3.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Steuerungstech- nik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen der Uni- versitat Stuttgart. Dem Institutsleiter. Herrn Professor Dr. -Ing. G. Pritschow. gilt mein besonderer Dank fur das Interesse an der Arbeit und seine Unterstutzung. die zu ihrem Gelingen wesentlich beigetra- gen haben. Herrn Professor Dr. -Ing. A. Storr. unter dessen kom- missarischer Institutsleitung ich die Arbeit beginnen konnte. gilt ebenso mein Dank fur seine Ratschlage und die intensive Durchsicht der Arbeit. Herrn Professor Dr. -Ing. M. -Weck danke ich fur seine Bereit- sChaft zur ubernahme und das schnelle Anfertigen des Mitberich- tes. Daruber hinaus moechte ich mich bei allen Mitarbeitern des Instituts bedanken. die durch kritische Hinweise und Diskussi- onen wertvolle Anregungen zu meiner Arbeit geliefert haben. Holger Moeller -7- Inhaltsverzeichnis Seite Abkurzungsverzei chni s, Forme 1 zei chen 9 Einleitung 11 2 Aufgaben eines Uberwachungs- und Diagnosesystems 13 in der numerischen Steuerung 2. 1 Begriffe 13 2. 2 Diagnosebereiche 18 2. 3 Steuerungsinterne Fehlerarten 20 2. 4 Anforderungen an ein integriertes Uberwachungs- 24 und Diagnosesystem 3 Untersuchung ausgefuhrter Massnahmen zur Fehlerdia- 30 gnose in numerischen Steuerungen 3. 1 Hardware der numerischen Steuerung 30 3. 2 Steuerungsexterne Funktionseinheiten 31 3. 3 Datenaustausch 32 3. 4 Bewertung der Massnahmen 33 4 Verfahren zur Uberwachung und Fehlerdiagnose in 35 numerischen Steuerungen 4. 1 Allgemeiner Loesungsansatz 35 4. 2 Diagnosemodelle fur numerische Steuerungen 38 4. 2. 1 Betrachtung auf Systemebene 38 4. 2. 1.

Die vorl iegende Arbeit entstand wa: hrend meiner Tatigkeit als wissen- schaftl i cher Mitarbeiter am Institut fUr Umformtechni k der Uni versita: t Stuttgart. Herrn Professor Dr.-Ing. K. Lange danke ich fUr sein Vertrauen und seine wohlwollende UnterstUtzung bei der DurchfUhrung dieser Arbeit. Herrn Professor Dr.-Ing. H. Uetz bin ich fUr seine wertvollen Hinweise und Anregungen sehr dankbar. Mein Dank gilt ferner Herrn Dr.-Ing. habil. K. Pohlandt fUr die Betreuung und kriti sche Durchsicht der Arbeit sowie allen Mitarbeiter- innen und Mitarbeitern des Institutes fUr Umformtechnik, die zum Ge- lingen der Arbeit beigetragen haben. Ebenfalls danken mochte ich Herrn Professor Dr. G. K. Wolf yom Physika- 1 i sch-Chemi schen Institut -Radi ochemi e- der Uni versita: t Heidel berg fUr sei ne UnterstUtzung bei der DurchfUhrung der Untersuchungen mit der Neutronenaktivierungsanalyse. Weiterhin gilt Herrn Dr.-Ing. J. Fohl und Herrn Dipl.-Ing. K.-J. GroB von der MaterialprUfungsanstalt in Stutt- gart mei n besonderer Dank fUr di e Hi lfe beim Ei nsatz des DUnnschi cht- Differenzen-Verfahrens. DarUber hinaus bin ich Herrn Opielka yom Max- Planck-Institut fUr Metallforschung, Institut fUr Werkstoffwissenschaft in Stuttgart, fUr die metallographischen Untersuchungen und die Erstel- lung der REM-Aufnahmen sehr dankbar. Di e Mittel zur DurchfUhrung di eser Arbeit wurden yom Bundesmi ni sterium fUr Forschung und Techno 1 ogi e (BMFT) sowi e yom Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH (KFK) zur VerfUgung gestellt. FUr diese Forderung bin ich zu Dank verpflichtet.

Die vielseitigen Moglichkeiten, die das FlieBpressen als Umformverfahren fur die Formgebung von Metallen bietet, fuhrten bei steigenden Anspruchen der Abnehmer hinsichtlich der MaBgenauigkeit, Werkstoffausnutzung sowie der Breite des Formenspektrums zu immer komplizierteren Werkstucken. Die Forderungen nach neuen, komplexeren Profilformen und groBeren Querschnitts- anderungen hat ten immer groBere PreBkrafte zur Folge, woraus eine sehr hohe mechanische Belastung der Werkzeuge resultiert. Nach DIN 8583 zahlt das FlieBpressen zur Gruppe der Durchdruckverfahren und wird in die Untergruppen FlieBpressen mit starren Werkzeugen und FlieB- pressen mit Wirkmedien eingeteilt, wobei bei dem letztgenannten Verfahren das Werkstuck durch Einwirkung eines Druckmediums durch die Matrize ge- druckl wird. In Bild list das Prinzip der FlieBpreBverfahren dargestellt. Das hydrostatische FlieBpressen ist eines von mehreren Verfahren, die eine wesentliche Verringerung des Kraftbedarfs ermoglichen und demzufolge zu einer Verringerung der mechanischen Belastung der Werkzeuge fuhren. Durch den Wegfall der Reibung zwischen Rohteil und Aufnehmerwand sowie durch die Bildunq gunstiger Schmierungsbedingungen zwischen Werkstuck und Matrize werden die Reibungsverluste vermindert, was beim Pressen von Pro- filen mit im Verhaltnis zur Profilquerschnittsflache groBem Profilumfang (groGe Reiblange) besondere Vorteile bietet. Die seitliche Abstutzung des Rohteils verhindert dessen Aufstauchen, und es konnen Rohteile mit belie- big groGem Langen/Durchmesser-Verhaltnis (lo/d ) gepreBt werden.

Die vorliegende Dissertation entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Assistent am Lehrstuhl fUr Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften der Technischen Universitat MOnchen. Mein besonderer Dank gilt Prof. Dr. -Ing - Joachim Milberg, dem Leiter dieses Instituts, der die DurchfOhrung dieser Arbeit ermiig- lichte und durch richtunggebende Hinweise tatkraftig unterstiitzte. Des weiteren danke ich Prof. Dr. -Ing. K. Ehrlenspiel flir die auf- merksame Durchsicht und die wertvollen Anregungen zur Gestaltung des Inhalts. Nicht zuletzt miichte ich Prof. Dr. -Ing. K. G. MOller meinen Dank aussprechen, unter dessen Amtszeit die ersten Anst1iBe zur Erstellung dieser Arbeit gegeben wurden. Allen Mitarbeitern des Lehrstuhls bin ich fUr die die tatkraftige Un- terstlitzung bei der Erstellung der Arbeit und die immer kamerad- schaftliche Zusammenarbeit zu aufrichtigem Dank verpflichtet. - I - Inhal ts ver zeichnis Inhaltsverzeichnis I-IV Abkijrzungen und Formelzeichen V-VI 1. Einleitung 1 1. 1 Wirtschaftliche Situation 1 1. 2 Konsequenzen 4 1. 3 Automatisierung 4 2. Flexible Automatisierung - Stand der Technik B 2. 1 Struktur flexibel automatisierter Produktionssysteme B 2. 2 Betriebsverhalten flexibel automatisierter Produktionssysteme 10 2. 3 Instandhaltung 11 2. 3. 2 Organisatorische Mallnahmen 11 2. 3. 2 Instandhaltungseignung 13 2. 3. 3 Fehlererkennung 14 2. 2. 4 Fehlerausbreitung 17 2. 4 ZuverHissigkeit bei hohem Automatisierungsgrad 17 3. Zuverlassigkeit und Verftigbarkeit heutiger Werkzeugmaschinen 19 3. 1 Datenbeschaffung 19 3. 1. 1 Werkzeugmaschinenhersteller 19 3. 1. 2 Werkzeugmaschinenanwender 20 3. 1. 3 Unabhangige Beobachtung des Ausfallverhaltens 21 3. 2 Analyse von Ausfalldaten 21 3. 2. 1 Drehmaschinen 21 3. 2. 1.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tiitigkeit als akademischer Rat. a.Z. am Lehrstuhl fUr Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften der Technischen Universitat Miinchen. Herrn Prof. Dr.-lng. Karl G. MUller, unter dessen Leitung die Arbeit be gann, m&hte ich fUr das Interesse und die kritische Durchsicht der Arbeit danken. Herrn Prof. Dr.-lng. Joachim Milberg, dem Leiter dieses Lehrstuhls, m&hte ich fUr die stete Forderung und die wertvollen Hinweise zur Erstellung dieser Arbeit danken. Des weiteren danke ich Herrn Prof. Dr. med. Wolf MUller-Limmroth, dem Leiter des Lehrstuhls fUr Arbeitsphysiologie, fUr die aufmerksame Durchsicht der Arbeit und die Ubernahme des Korreferates. Mein besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr. med. habil., Dr.-Ing. Michael UngethUm fUr die Anregung zu dieser Arbeit, fUr die wertvollen Hinweise und fUr die stets groBzUgige UnterstUtzung der Untersuchungen. Ebenso bin ich der Fa. Aesculap AG, Tuttlingen, die die chirurgischen Gerate und die Versuchswerkzeuge zur VerfUgung stellte, zu Dank verpflichtet. Weiterhin danke ich allen Industriefirmen und LehrstUhlen der TU und LMU MUnchen fUr die Be reitstellung von MeBgeraten, Versuchswerkzeugen, Rechenprogrammen und wichtigen medizinischen Informationen, allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Lehrstuhls, die mich bei dieser Arbeit unterstUtzten, den vielen Studenten, die im Rahmen ihrer Studienarbeit bei der DurchfUh rung der Untersuchungen mitgeholfen haben."

Beim Kaltfliesspressen wird das Fliesspresswerkzeug durch die vorgangsbeding- ten Umformkrafte belastet. Diese Belastung bewirkt eine elastische Federung des Werkzeuges. Durch den Umformvorgang wird dem Werkstuck Arbeit zugefuhrt. Diese Umform- arbeit und die Reibarbeit an der Kontaktflache Werkstuck/Matrize fuhren im Werkzeug zu einer Temperaturerhoehung und damit zu einer Warmeausdehnung der Matrizenbohrung. Die radiale Aufweitung armierter Fliesspressmatrizen mit zylindrischer und abgesetzter Bohrung wurde unter mechanischer Belastung und Temperatureinwir- kung mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode berechnet. Die Belastungssimu- lation erfolgte einerseits durch das Aufbringen eines hydrostatischen Innen- druckes entlang der Bohrungswand der Matrize und andererseits durch das Er- zwingen einer gewunschten Bohrungswandtemperatur. Variiert wurde der Innen- 2 druck zwischen 0