Der Fokus dieser Arbeit liegt in der simulativen Betrachtung von spanenden Bearbeitungsverfahren mit geometrisch unbestimmter Schneide. Eine Anwendung des entwickelten Simulationssystems ist die Schleifbearbeitung von Funktionsflächen bei der Fertigung von Umformwerkzeugen, die zur Standzeiterhöhung mit thermisch gespritzten Verschleißschutzschichten versehen wurden. Für die simulationsgestützte Auslegung und Optimierung dieser Schleifprozesse ist eine Vorhersage der entstehenden Oberflächentopographien notwendig, welche stark durch den Verschleiß der Schleifwerkzeuge beeinflusst werden. Hierzu erfolgt neben einer makroskopischen Betrachtung der variierenden Eingriffssituation auf Basis geometrischer Ersatzmodelle der Umhüllenden des Werkzeugs eine Betrachtung der einzelnen Schleifkörner. Für die Abbildung der einzelnen Diamant- oder cBN-Körner werden möglichst effiziente Modelle einwickelt und eingesetzt, sodass die Simulation eines vollständigen Werkzeugs trotz der großen Anzahl an Schneiden möglich wird. Anhand der Überschneidung dieser Kornmodelle und dem Werkstück werden die unterschiedlichen Materialabtragsmechanismen abgebildet und so die entstehende Oberflächentopographie vorhergesagt. Elastisches und plastisches Materialverhalten wird dabei ebenfalls durch effiziente Ersatzmodelle abgebildet, um beispielsweise die Entstehung von Aufwürfen zu simulieren. Der Verschleiß der Werkzeuge und der einzelnen Körner soll anhand der auftretenden mechanischen Werkzeugbelastung modelliert werden. Mit dem entwickelten Simulationssystem wird es möglich sein, Schleifprozesse für die Bearbeitung von Funktionsflächen auszulegen und gezielt Oberflächenstrukturierungen zu erzeugen. Mit diesen Oberflächenstrukturen soll eine zielgerichtete Beeinflussung des Materialflusses bei Umformprozessen ermöglicht werden.
Tobias Siebrecht
siebrecht@isf.de
Institut für Spanende Fertigung
Fakultät Maschinenbau, TU Dortmund
Baroper Straße 303
44227 Dortmund
Raum 2.010