Simulation und Optimierung der mehrachsigen Fräsbearbeitung

Stautner, M.

Die simultan fünfachsigen Bearbeitungsstrategien für die Bearbeitung von Formwerkzeugen, unter anderem in den Fertigungsverfahren der Ur- und Umformtechnik, gewinnen immer mehr an Bedeutung. Allerdings steigt hierdurch die Komplexität des Prozesses und somit der vorgelagerten NC-Programmierung deutlich. Die Gefahr von Kollisionen zwischen Werkzeughalter und Werkstück nimmt durch die zum Teil sehr komplexen Kinematiken und Verfahrbewegungen, die bei der CAM Programmierung zu berücksichtigen sind, zu. Sie stellt ein wesentliches Problem im Hinblick auf die Prozesssicherheit dar. Des Weiteren sind die unterschiedlichen Einflüsse der sich verändernden Werkzeuglage auf den Prozess nur schwer durch den Anwender in der Prozessplanung zu berücksichtigen. Eine optimale Prozessführung ist somit nicht einfach zu gewährleisten.

Kein Unternehmen kann allerdings längerfristig ein solches Optimierungspotenzial ungenutzt lassen. Gelingt es, die Zeit für die Planung und Überprüfung simultan mehrachsiger Fräsbearbeitungsprozesses deutlich zu reduzieren, lassen sich gerade im Bereich des Werkzeug- und Formenbaus mit einem traditionell hohen Planungsanteil erhebliche Produktivitätssteigerungen bei der Durchführung der Bearbeitungsprozesse erzielen.

Diese Arbeit stellt ein Simulationssystem vor, welches neue, bisher nicht berücksichtigte Aspekte des Prozesses einbezieht und eine schnelle sowie sichere Planung der mehrachsigen Bearbeitung ermöglicht. Dazu gehören neben den Anforderungen an die Zielgeometrie auch die Randbedingungen der Werkzeugmaschine. Für dieses System wird weiterhin demonstriert, dass die vollständige Modellierung des Prozesses es erlaubt, die Prozessführung autonom ohne Eingriff des Benutzers zu optimieren. Da kein zusätzliches Wissen von außen notwendig ist, damit das System arbeiten kann, und es alle wichtigen Daten selbst ermittelt, werden während der Simulation keine weiteren Benutzereingriffe benötigt. Das in dieser Arbeit vorgestellte Simulationssystem stellt somit eine wichtige Basis für die Planung simultan fünfachsiger Fräsbearbeitungsprozesse dar, durch die eine wirtschaftliche Durchführung erst ermöglicht wird.

Veröffentlicht als

Dissertation Universität Dortmund, Vulkan Verlag, Essen, 2006, ISBN 3-8027-8732-3, 978-3-8027-8732-4