Modellierung und Simulation des NC-Formschleifens zur gezielten Erzeugung von Werkstückoberflächen unter Berücksichtigung der Werkzeugtopographie und des Werkzeugverschleißes

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dirk Biermann; Professorin Dr.-Ing. Petra Wiederkehr
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 324889278

Im Rahmen des beantragten Forschungsprojektes soll eine simulationsgestützte Analyse der beim NC-Formschleifen mit Schleifstiften entstehenden Oberflächentopographien unter Berücksichtigung der Werkzeugtopographie und des Werkzeugverschleißes erfolgen. Die werkzeug- und prozessparameterabhängigen Oberflächenstrukturen sollen dafür genutzt werden, die Funktionseigenschaften von tribologisch hoch beanspruchten Oberflächen hinsichtlich ihres Reibverhaltens gezielt zu beeinflussen. Der Werkzeugverschleiß kann insbesondere in Hinblick auf die ganzflächige Bearbeitung von freigeformten Werkstückoberflächen im Anwendungsbereich des Werkzeug- und Formenbaus zu erheblichen Form- und Maßabweichungen führen. Verstärkt wird dieser Effekt bei der Bearbeitung von thermisch gespritzten Hartstoffschichten, welche bei der Formgebung hochfester Blechwerkstoffe zur Reduktion des abrasiven Verschleißes von Umformwerkzeuge eingesetzt werden können. Um gezielt Strukturen in die Oberflächen der beschichteten Umformwerkzeuge zur Beeinflussung des Materialflusses im Umformprozess einbringen zu können, soll das zu entwickelnde prototypische Simulationssystem dahingehend erweitert werden, die Bearbeitung auch von inhomogenen Werkstoffen zu modellieren. Exemplarisch wird diese Erweiterung für das Schleifen von lichtbogengespritzten Verschleißschutzschichten angewendet. Durch die simulationsgestützte Planung des Schleifprozesses sollen bereits während der Prozessauslegung eine Anpassung der Prozessparameterwerte und eine Auslegung benötigter Abrichtprozesse erfolgen, um den Werkzeugverschleiß zu kompensieren. Die entwickelten Modelle zur Oberflächenstrukturierung und zur Abbildung des Werkzeugverschleißes werden anhand von experimentellen Untersuchungen validiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen