Simulative Analyse des Spannungwalzvorgangs von Kreissägeblättern

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Uwe Heisel
• Subject Area: Metal-Cutting and Abrasive Manufacturing Engineering
• Term: from 2012 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 207825098

Kreissägen spielen in der Fertigungstechnik eine bedeutende Rolle. So sind beispielsweise handgeführte Kreissägen das wichtigste Elektrowerkzeug zur Holzbearbeitung. Auch in der Metallbrache wird die Kreissäge vielfach eingesetzt, hier insbesondere beim Trennen von Aluminiumprofilen oder Vollmaterial von Durchmessern unter 140 mm. Kreissägen werden oftmals in Verbindung mit hohen Stückzahlen und hohem Automatisierungsgrad gewählt. Auch in vielen handwerklich ausgerichteten Produktionsbetrieben oder Werkstätten kommen Kreissägen in der Fertigung zum Einsatz. Daraus ergibt sich eine hohe Bedeutung für das Fertigungsverfahren Kreissägen. Zur Verbesserung des statischen und dynamischen Verhaltens der Kreissägeblätter im Prozess werden die Sägeblätter spannungsgewalzt. Der Spannungswalzprozess ist von entscheidender Bedeutung für die resultierende Qualität der Kreissägeblätter. Grundlegende Untersuchungen über den positiven Einfluss des Spannungswalzprozess wurden schon sehr früh veröffentlicht. Die positiven Effekte des Spannungswalzens sind dabei unbestritten. Über die Ursachen der positiven Effekte existieren jedoch bis zum heutigen Tage keine zufriedenstellenden Ergebnisse, es herrschen in der Fachwelt zum Teil unterschiedliche Meinungen und Missverständnisse über die Ursachen und Wirkmechanismen der positiven Effekte. Ziel des beantragten Forschungsvorhabens soll es deshalb sein, wissenschaftlich abgesicherte Ergebnisse zu den Wirkmechanismen des Spannungswalzprozesses zu generieren. Die früheren Untersuchungen zur Thematik des Spannungswalzens waren eher analytischer und experimenteller Natur. Simulative Untersuchungen von Kreissägeblättern mit Schlitzen bezüglich des Walzvorgangs tauchen bis jetzt jedoch noch nicht beziehungsweise nur wenig in der einschlägigen Literatur auf. Die existierenden Modelle liefern zwar für Standardfälle zufriedenstellende Ergebnisse, sie sind jedoch nicht in der Lage, die einzelnen Prozessparameter des Spannungswalzens zu berücksichtigen. Seitens der Werkzeughersteller und der Anwender wird hier aber ein erhebliches Verbesserungspotenzial gesehen. Zur Realisierung soll die Simulationsrechnung herangezogen werden. Mit Hilfe der Simulationsrechnung können schnell und kostengünstig die wesentlichen Prozessparameter des Spannungswalzvorgangs analysiert und ihr Einfluss auf den Spannungsverlauf quantifiziert werden. Aus der Kenntnis der Wirkmechanismen der Einflussgrößen kann ein optimierter Spannungswalzprozess abgeleitet werden, mit dem Kreissägeblätter mit hohen statischen Steifigkeiten und guten dynamischen Eigenschaften reproduzierbar hergestellt werden können. Als zentralen Punkt des Forschungsvorhabens soll deshalb ein Simulationsmodell entwickelt werden, welches in der Lage ist, die wesentlichen Fertigungsparameter beim Spannungswalzprozess abzubilden. Das erarbeitete Simulationsmodell muss in der Lage sein, den Kontakt zwischen dem Werkstück und der Spannungswalzmaschine bzw. den Walzrollen abzubilden. Nachdem die Auswirkungen der untersuchten Parameter simulativ identifiziert und quantifiziert wurden, sollen diese Ergebnisse mit experimentellen Spannungsanalysen abgeglichen und die Modelle validiert werden.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Dr.-Ing. Thomas Stehle