Simulationsgestützte Vorhersage des Verschleißverhaltens von Fräswerkzeugen beim Fräsen von Freiformflächen

Zabel, A.

Im Bereich des Werkzeug- und Formenbaus spielt das Fertigungsverfahren Fräsen eine bedeutende Rolle. Mit Hilfe der mehrachsigen HSC-Bearbeitung wird die direkte Fertigung komplexer Formwerkzeuge für den Spritz- und Druckguss sowie für die Umformtechnik durchgeführt. Dabei müssen zahlreiche Randbedingungen berücksichtigt werden, um zu qualitativ hochwertigen und wirtschaftlichen Prozessen zu gelangen. Ein bedeutender Einflussfaktor für die gesamte Prozesskette ist der beim Fräsen inhärent auftretende Werkzeugverschleiß. Hier findet während während des Fräsprozesses eine starke Wechselwirkung zwischen dem Werkzeug in seinem aktuellen Verschleißzustand und dem zu fertigenden Werkstück statt.

Die vorliegende Dissertationsschrift setzt sich mit der Thematik der Entwicklung einer simulationsgestützten Verschleißprognose für die Fräsbearbeitung von Freiformflächen auseinander. Es wird ein prognosefähiges Simulationssystem entworfen, implementiert und schließlich mit Hilfe experimenteller Untersuchungen validiert. Dabei wird deutlich, wie ein solches System intern aufgebaut sein muss, wie seine einzelne Komponenten arbeiten und welche Fähigkeiten es in Bezug auf die Vorhersage des Freiflächenverschleißes besitzt. Erkenntnisse in Bezug auf die Kombination von geometrisch orientierten Simulationsmodellen und technologischen Verschleißmodellen konnten ebenso gewonnen werden wie Aussagen zur Genauigkeiten der eingesetzten Verfahren. Weitergehende Modellierungsansätze erlauben hier erhebliche Verbesserungen. Insgesamt erweist sich das entwickelte System als geeignet, um für den Bereich der Fräsbearbeitung im Werkzeug- und Formenbau zuverlässige und genaue Prognosen über den zu erwartenden Werkzeugverschleiß zu treffen. Diese Ergebnisse können als Basis für Entscheidungen bezüglich der Prozessführung verwendet werden, z. B. zur Optimierung des Zeitpunktes eines Werkzeugwechsels in wirtschaftlicher und qualitativer Hinsicht.

Veröffentlicht als

Dissertation, Universität Dortmund, Vulkan Verlag, Essen, 2003, ISBN 3-8027-8720-x