Entwicklung eines kombinierten Simulationsmodells zur Vorhersage prozess- und maschinenbedingter Oberflächenabweichungen beim Räumen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Volker Schulze
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 165937581

Beim Fertigungsverfahren Räumen führen die Schnittkräfte, Passivkräfte und die Antriebselemente zu selbsterregten Schwingungen. Da die Kräfte in erster Linie von den Prozessparametern und dem Schwingungsverhalten der Maschinenstruktur abhängen, kommt es zu einer Prozess-Maschine- Wechselwirkung. Die entstehenden Schwingungen resultieren in Geometrieabweichungen und unterschiedlichen Oberflächentopografien am Werkstück, welche die Qualität der Bauteile beeinflussen. Ohne ein genaues Verständnis der wechselwirkenden Teilsysteme können die entstehenden Maschinenschwingungen und dadurch resultierenden Abweichungen nicht vorhergesagt werden. Daraus ergibt sich das Ziel des beantragten Forschungsvorhabens, ein neuartiges Simulationsmodell zur Prognose von prozess- und maschinenbedingten Oberflächenabweichungen am Bauteil anhand des Fertigungsverfahrens Räumen zu entwickeln. Dieses Simulationsmodell vereint die Prozess- und Maschinensimulation in einem gemeinsamen Modell, welches Geometrieabweichungen und die resultierende Oberflächentopografie am Werkstück vorhersagt. Mit diesem Modell soll sich quantifizieren lassen, welche Sensitivität eine Einflussgröße wie die Prozessparameter Spanungsdicke h, Schnittgeschwindigkeit vc und Spanwinkel γ oder die Geometrie des verwendeten Räumwerkzeugs auf das Bearbeitungsresultat, des Werkstücks hat. Das Modell wird zunächst für das Außenräumen entwickelt und anschließend auf das die Eingriffsverhältnisse betreffende komplexere Innenräumen übertragen. Dadurch lassen sich sowohl für das Außen- als auch für das Innenräumen Maßnahmen, wie beispielsweise eine Identifikation idealer Prozessparameter, eine Variation des Räumwerkzeugs oder Modifikationen der Räummaschine, zur Verbesserung des Prozessverhaltens und des erzielten Oberflächenergebnisses ableiten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen