Entwicklung eines Simulationsmodells zur Abschätzung der Bauteilqualität verursacht durchh Werkzeugverschleiß

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Volker Schulze
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 64448157

Die Simulation von Zerspanprozessen mit Hilfe der Finiten Elemente Methode (FEM) hat in der Vergangenheit durch gestiegene Zuverlässigkeit weitere Anwendungsbereiche eröffnet, die den Bedürfnissen einer industriellen Anwendung der Simulation entsprechen. Werkzeugverschleiß ist eine der prozesskritischsten Größen während der Zerspanung. Vorhersagen zur Beschreibung der Verschleißentwicklung sind daher von besonderer Bedeutung. Neben der Verschleißvorhersage ist gerade für die industrielle Anwendung der Zerspansimulation primär das Bearbeitungsergebnis und weniger die Spanbildung und Spanform von besonderem Interesse. Hauptkriterium zur Beurteilung eines optimierten Bearbeitungsprozess ist das wirtschaftlich erzielte Bearbeitungsergebnis, insbesondere das geometrische Abmaß. Dabei wird die Oberflächenqualität entscheidend durch das Verschleißverhalten des Werkzeuges beeinflusst. In dem beantragten Vorhaben wird für das Fertigungsverfahren Drehen ein ganzheitliches FEM-Simulationsmodell erarbeitet. Damit lässt sich neben den bereits etablierten Kenngrößen Zerspankraft, Zerspantemperatur und Spanform die Werkzeugverschleißentwicklung bei der spanenden Metallbearbeitung berechnen sowie eine Abschätzung der sich ergebenden Bauteilqualität machen. Die Einflüsse des Werkzeugverschleißes auf die Oberflächenqualität werden dabei mit berücksichtigt. In Drehversuchen wird das Verschleißverhalten von Hartmetallwerkzeugen der Sorte K10 und die sich ergebende Oberfläche von Ti6AlV4-Werkstücken für unterschiedliche Zerspanparameter ermittelt, die im Vorhaben Schm 538/31-1 entwickelten Subroutinen für den Verschleiß angepasst und mit den hier nun zu erarbeitenden Subroutinen zur Oberflächenqualitätsbestimmungen gekoppelt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen