Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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    Zerspansimulationslösungen für die Werkzeugkonstruktion und Prozessauslegung beim Fräsen
    (Fraunhofer IRB Verlag, 2008)
    Mattes, A.M.
    ;
    Uhlmann, E.
    Der erfolgreiche Einsatz der Simulation von Fertigungsprozessen bei verschiedenen Fertigungsverfahren ist ein wichtiger Trend der letzten Jahre. Durch Simulation der auf das Werkzeug wirkenden Beanspruchungen kann zum einen dessen Leistungsfähigkeit signifikant verbessert werden. Zum anderen trägt die Simulation entscheidend zur Auslegung kostenoptimierter Prozessabläufe durch Reduktion der Bearbeitungszeit und gleichzeitige Gewährleistung hinreichender Prozesssicherheit bei. Es lassen sich zwei verschiedene Gruppen von Ansätzen identifizieren. Einerseits auf empirisch-analytischen Gleichungen basierende, andererseits mit numerischen Verfahren wie der FEM realisierte Zerspanungssimulationen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein zweidimensionales FEM-Modell zur Simulation des Fräsens mit großer Eingriffsbreite entwickelt. Darüber hinaus ist eine automatische Modellierung und Ergebnisausgabe möglich. Weiterhin ist auf Basis eines empirisch-analytischen Modells der Prozesssimulation die Berechnung von Schnittkraft und Schneidentemperatur zur Abbildung der mechanischen und thermischen Werkzeugbeanspruchung realisiert worden. Damit wird die Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Eingriffsverhältnisse und der zulässigen Grenzlasten des Werkzeugs vorgenommen. Außerdem fließen die dafür berechneten Schnittkräfte und Schneidentemperaturen in ein Modell zur Verschleißprognose ein. Zusammenfassend werden durch die Ergebnisse konkrete Potenziale für die zukünftige Weiterentwicklung der Zerspanungssimulation aufgezeigt.