Experimentelle Untersuchung und Modellierung des Nachgiebigkeitsverhaltens von Werkstücken und Strukturen beim Werkzeugschleifen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Gegenstand des Projekts war die Erforschung der Wechselwirkungen zwischen Struktur und Prozess beim Werkzeugschleifen mit dem Ziel, eine simulationsgestützte Prozessoptimierung bereits in der Prozessplanungsphase zu ermöglichen. Von zentraler Bedeutung ist die Simulation der tatsächlichen Eingriffsverhältnisse zwischen Schleifscheibe und Werkstück unter Berücksichtigung der räumlichen Abdrängung von Werkzeug und Werkstück. Im Forschungsprojekt wurden Modelle entwickelt und in ein Softwaresystem implementiert, durch welche eine Abbildung der für den Prozess relevanten Einflüsse möglich ist. Hierzu gehören insbesondere die Kontaktzonenanalyse, die eine allgemeine Beschreibung der Eingriffsgeometrie für unterschiedliche Umfangsschleifprozesse bietet, ein Kraftmodell das auf mikroskopischer Skala die beim Schleifen zu erwartenden Kräfte abschätzen kann sowie ein Verformungsmodell, mit dem potentielle Geometriefehler realitätsnah vorhergesagt werden können. Darüber hinaus wurde ein Verfahren entwickelt und umgesetzt, mit dem Schleifbahnen simulationsgestützt so geplant werden können, dass auftretende Verformungen kompensiert und potentielle Geometriefehler schon in der Prozessplanungsphase reduziert werden können. Im Rahmen des Projektes ist eine Software entstanden, mit der die entwickelten und in allgemeiner Form umgesetzten Methoden und Modelle leicht auf unterschiedliche Schleifprozesse angewendet werden können. Die Software ist als Plug-In für das am IFW entwickelte Simulationssystem CutS realisiert worden. Die Ergebnisse des Projektes sind hilfreich bei Anwendungen, bei denen komplexe Eingriffsverhältnisse beim Schleifen analysiert und Kennwerte graphisch dargestellt werden sollen. Innerhalb des Instituts wird das Plug-In daher bereits in weiteren Forschungsprojekten eingesetzt, die sich mit der Modellierung von Schleifprozessen beschäftigen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Wechselwirkungen zwischen Struktur und Prozess beim Werkzeugschleifen. Simulation des Materialabtrags und der Werkstückabdrängung. In: wt Werkstattstechnik online, 96, H. 11/12, 2006, S. 814-819
Denkena, B.; Tracht, K.; Deichmüller, M.
- Modeling and Simulation of the Process Machine Interaction during Tool Grinding Processes. In: Proceedings of the 10th CIRP International Workshop on Modeling of Machining Operations, August 27-28, 2007, Reggio Calabria, Italy, 2007, S. 391-398
Denkena, B.; Deichmueller, M.; Kroeger, M.; Panning, L.; Carstensen, C.; Kilian, S.
- Prozess und Beeinflussung der Wechselwirkungen zwischen Struktur und Prozess beim Werkzeugschleifen. In: Jahresbericht 2006, Berichte aus dem PZH, ISBN: 978-3-939026-44-0, 2007, S. 37
Deichmüller, M.
- Analysis of the Machine Structure and Dynamic Response of a Tool Grinding Machine, In: 1st International Conference on Process Machine Interactions, September 3-4, Hannover, 2008, S. 299-307
Popp, K. M.; Kröger, M.; Deichmueller, M.; Denkena, B.
- Geometrical Analysis of the Complex Contact Area for Modeling the Local Distribution of Process Forces in Tool Grinding. In: 1st International Conference on Process Machine Interactions, September 3-4, Hannover, 2008, S. 289-298
Denkena, B.; Deichmueller, M.; Kröger, M.; Popp, K. M.; Carstensen, C.; Schroeder, A.; Wiedemann, S.
- Wechselwirkungen zwischen Prozess und Maschine. In: Spanende Fertigung, 5. Ausgabe, Hrsg. K. Weinert, D. Biermann, 2008, S. 56-64
Denkena, B.; Deichmüller, M.
- Calculating the Deflection of a Twist Drill During the Flute Grinding Process Using a Beam Model with Changing Moments of Inertia, 3rd GACM Colloquium on Computational Mechanics for Young Scientists from Academia and Industry: September 21 - 23, 2009, Leibniz Universität Hannover
Deichmueller, M.; Denkena, B.
- Investigation on the Dynamics of Tool Grinding, Machine Dynamics Problems, Vol. 33, No. 2, 2009, S. 92-104
De Payrebrune, K. M.; Kröger, M.; Deichmueller, M.; Denkena, B.
- Modelling and Simulation of Process: Machine Interaction in Grinding, Production Engineering, Springer Berlin / Heidelberg, 3, 2009, S.111-120
Aurich, J. C.; Biermann, D.; Blum, H.; Brecher, C.; Carstensen, C.; Denkena, B.; Klocke, F.; Kröger, M.; Steinmann, P. & Weinert, K.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s11740-008-0137-x) - On Contact Modeling of Workpiece and Grinding Wheel with Nonlinear Elements, Proceedings of the 7th EUROMECH Solid Mechanics Conference, Lissabon, Portugal, September 7-11, 2009, S. 281-282
Popp, K. M.; Kröger, M.; Deichmueller, M.; Denkena, B.
- Determination of Static and Dynamic Deflections in Tool Grinding using a Dexel- Based Material Removal Simulation, Proceedings of the 2nd International Conference Process Machine Interactions, Vancouver, June 10-11, 2010
Deichmueller, M.; Denkena, B.; de Payrebrune, K. M.; Kröger, M.; Wiedemann, S.; Schroeder, A.; Carstensen, C.
