Grundlegende Untersuchungen zum Reibungskontakt in der Wirkzone bei der spanenden Bearbeitung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dirk Biermann
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 404632185

Spanende Fertigungsprozesse werden stark durch die Reibung im Bereich Kontaktzone von Werkstück und Werkzeug beeinflusst. Die in der Spanentstehungszone herrschenden Bedingungen sind von hohen Umformgeschwindigkeiten, Kontaktdrücken und Temperaturen geprägt. Aus diesem Grund unterscheiden sich die Vorgänge beim Reibungskontakt zwischen Span und Werkzeug stark von den meisten tribologischen Untersuchungen der Vergangenheit. Daher soll in diesem Vorhaben die Reibung gezielt unter den Bedingungen der Zerspanung untersucht und grundlegende Erkenntnisse über Ursachen, Wechselwirkungen sowie deren Beeinflussung durch die Prozessbedingungen erarbeitet werden, wobei ein spezieller Versuchsstand zum Einsatz kommt. Bei diesem Versuch werden ein Grund- und ein Gegenkörper derart relativ zueinander bewegt, dass eine Verformung der Gegenkörpers eintritt. Beide Körper bestehen aus Werkstoffen, die grundsätzlich in spanenden Fertigungsprozessen eingesetzt werden. Als grundlegende Einflüsse sind die Reibungsgeschwindigkeit, die Oberflächenbeschaffenheit und die Temperatur zu nennen und zu untersuchen. Ein Vorteil des speziellen Versuchsaufbaus ist das Erzielen unterschiedlicher Temperaturen beim konstanter Geschwindigkeit, wodurch sich dieser von etablierten Prüfverfahren wie dem Pin-On-Disc-Test unterscheidet.Ein weiteres Ziel dieses Projektes besteht darin, zu einer stark verbesserten und realistischeren Modellierung der Reibungsverhältnisse zwischen Spanfläche und Span bei der Simulation von Spanbildungsvorgängen zu kommen. Mithilfe der Finiten-Elemente-Methode wurden in den vergangenen Jahren erfolgreich realitätsnahe Spanbildungssimulationen durchgeführt. Dabei ist es jedoch enorm wichtig, dass die Randbedingungen wie Materialverhalten und Reibungsbedingungen adäquat bestimmt werden, da sonst das Simulationsergebnis erheblich von der Realität abweichen kann. Insbesondere die Passivkräfte werden häufig unterschätzt, da diese vornehmlich durch die Reibung auf der Spanfläche bestimmt werden. Hier setzt das beantragte Vorhaben an. Durch die eingehende Analyse der Reibungseigenschaften und Erarbeiten eines entsprechenden Modells soll die Vorhersagbarkeit der Prozesskräfte verbessert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen