Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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Modellbasierte Prozessoptimierung für das Mikrofräsen

(Fraunhofer Verlag, 2016)
Mahr, Frederik Felix

Aufgrund der Prozessdynamik beim Mikrofräsen kommt es zu Verlagerungen und Verformungen des rotierenden Fräswerkzeugs bis hin zum regenerativen Rattern. Dies hat Genauigkeitsverluste am zu fertigenden Bauteil und Einschränkungen der Prozesssicherheit zur Folge. Ziel dieser Arbeit ist es, ein parametrierbares Simulationsmodell für den Mikrofräsprozess zu entwickeln und für Prozessoptimierungen anzuwenden. Es werden Teilmodelle im Zeitbereich zur Berechnung der Zerspankräfte und den damit wechselwirkenden Verlagerungen der schwingungsfähigen nicht rotierenden und rotierenden Strukturkompenenten entwickelt und zu einem Gesamtmodell gekoppelt. Neben der Simulation zahlreicher Prozessgrößen sowie Stabilitätsprognosen werden zügige und mit geringem experimentellem Aufwand verbundene Ermittlungen von Prozessparametern für optimierte Mikrofräsprozesse ermöglicht. Es erfolgen modellbasierte Prozessoptimierungen zur Steigerung des Zeitspanungsvolumens und zur Erhöhung der erreichbaren Genauigkeit. Durch die Verwendung verschiedener Fräswerkzeuge und Werkstückwerkstoffe an zwei Werkzeugmaschinen unterschiedlicher Bauart, wird die Übertragbarkeit des Simulationsmodells nachgewiesen.