Methodik zur Vorhersage der Werkzeugstandzeit bei Fertigungsprozessen mit Mehrflankenspänen am Beispiel des Kegelradfräsens
Final Report Abstract
Gegenstand des abgeschlossenen Projektes war die Entwicklung einer Methodik zur Standwegvorhersage bei Prozessen mit Mehrflankenspanbildung. Dies erfolgte exemplarisch für das Kegelradfräsen. Weiterhin war es das Ziel, innerhalb der Methodik ein analytisch-empirisches Modell zur Vorhersage des Standweges und der Standmenge beim Kegelradfräsen abzuleiten. Der empirische Teil des Modells erschließt die Analogieversuche und der analytische Teil die Kopplung mit der Fertigungssimulation, welche die Berechnung geometrischer Zerspankenngrößen ermöglicht. Zur Umsetzung der Methodik in ein lokales Standwegmodell wurden Analogieversuche zum Kegelradfräsen auf einer Drehmaschine durchgeführt. Hierbei wird gezeigt, dass der Analogieversuch im Leistendrehprozess die Abbildung der Eingriffsbedingungen beim Kegelradfräsen ermöglicht. Der hier vorgestellte Leistendrehprozess ermöglicht die gezielte Einstellung der effektiv im Prozess auftretenden Werkzeugwinkel. Weiterhin können zusätzliche Einflussgrößen, wie der Wirkweg, die Spanungsdicke sowie die Schnittgeschwindigkeit definiert eingestellt werden. Somit befähigt der hier präsentierte Leistendrehprozess die Abbildung der Eingriffsbedingungen beim Kegelradfräsen für den Einflankenschnitt. Anschließend wird basierend auf den untersuchten Einflussgrößen und der Zielgröße Standweg ein Regressionsmodell für den Einflankenschnitt abgeleitet. Nachfolgend wird dargelegt, dass die Standweguntersuchungen im Einflankenschnitt sich mittels rein geometrischer Kenngrößen auf den Mehrflankenschnitt überführen lassen. Hierzu wird das Modell im Einflankenschnitt um den Mehrflankenschnitt erweitert. Hierbei gilt es, die Belastungsüberhöhung im Eckenradius der Werkzeuge mittels geometrischer Kenngrößen aus der Fertigungssimulation abzubilden. Weiterhin wird gezeigt, dass basierend auf geometrischen Kenngrößen eine lokale quantitative Standwegvorhersage beim Kegelradfräsen ermöglicht werden kann. Dies geschieht mittels des simulationsbasierten, geometrischen Ansatzes, der durch Kopplung von Fertigungssimulation und Regressionsmodell sowie der Berücksichtigung des Mehrflankenschnitts die Standmenge lokal über der abgewickelten Schneidkante berechnen kann. Abschließend wird die Anwendung des Modells zur Standmengenvorhersage an einem Fräsprozess zur Trockenbearbeitung von Tellerrädern mit Hartmetallwerkzeugen durchgeführt. Die durchgeführten Arbeiten und der Vergleich der berechneten mit real ermittelten Standwegen und Standmengen verdeutlichen die erfolgreiche Umsetzung der Methodik in ein analytisch-empirisches Modell. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass das Ziel des Forschungsprojektes erreicht wurde.
Publications
- Kenngrößen zur Vorhersage des Werkzeugverschleißes beim Kegelradfräsen. In: Tagungsband zur 52. Arbeitstagung „Zahnrad- und Getriebeuntersuchungen“, WZL, RWTH Aachen, 2011
Brecher, C.; Gorgels, C.; Hardjosuwito,, A.
- Steigerung der Wirtschaftlichkeit beim Kegelradfräsen durch simulationsbasierte Standzeitoptimierung. In: 9. Gemeinsames Kolloquium Konstruktionstechnik 2011, Rostock. Hrsg.: Brökel, K.; Stelzer, R.; Feldhusen, J.; Rieg, F.; Grote, K. Konstruktionstechnik, Shaker Verlag Germany 2011, ISBN 978-3-8440-0381-9, S. 247-254
Klocke, F.; Brecher, C.; Gorgels, C.; Hardjosuwito, A.
- Methodik zur Vorhersage der Werkzeugstandzeit beim Kegelradfräsen. In: Tagungsband zur 53. Arbeitstagung „Zahnrad- und Getriebeuntersuchungen“, WZL, RWTH Aachen, 2012
Brecher, C.; Brumm, M..; Hardjosuwito,, A.
- Analysis and Optimization of Bevel Gear Cutting Processes by Means of Manufacturing Simulation. International Conference, SIMULTECH 2011, Revised Selected Papers. In: Advances in Intelligent Systems and Computing. Volume 197 2013, S. 271-284. Springer Verlag, ISBN: 978-3-642-34335-3 (Print), 978-3-642-34336-0 (Online)
Klocke, F.; Brecher, C., Brumm, M.; Hardjosuwito, A.
- Methodik zur Vorhersage der Werkzeugstandzeit beim Kegelradfräsen. In: Getriebeproduktion - 4. GETPRO Kongress, 05./06. März 2013, Würzburg, 2013
Klocke, F.; Brecher, C.; Brumm, M..; Hardjosuwito,, A.
- Simulation based Model for Tool Life Prediction in Bevel Gear Cutting. In: Production Engineering - Research and Development 3 (2013), ISSN: 0944-6524 (Print), ISSN: 1863-7353 (Online)
Klocke, F.; Brecher, C.; Brumm, M..; Hardjosuwito, A.
