Compensation of thermally caused workpiece deformation during the machining of drill holes

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Klaus D. Weinert
• Subject Area: Metal-Cutting and Abrasive Manufacturing Engineering
• Term: from 2003 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5404983

Während der Bohrungsbearbeitung wird nahezu die gesamte Prozessleistung in Wärme umgesetzt. Diese Wärme verteilt sich in das Werkzeug, das Werkstück, die Späne und den Kühlschmierstoff. Der Wärmestrom, der in das Werkstück dringt und einen signifikanten Anteil an der Gesamtwärmemenge darstellt, bewirkt eine thermisch bedingte Deformation des zu bearbeitenden Bauteils. Die Toleranzgrenzen von Stichmaßen mit gesteigerten Präzisionsanforderungen können dadurch leicht überschritten werden. Bisher können nur eine intensive Kühlung sowie lange Wartezeiten zwischen den einzelnen Prozessschritten eine Einhaltung der geforderten Toleranzen bei thermisch bedingten Abweichungen gewährleisten. Die in diesem Forschungsvorhaben durchzuführende Analyse des Wärmestromes stellt die Grundlagen und Methoden zur Kompensation dieser Abweichungen her. Im Rahmen von experimentellen Untersuchungen und Simulationen mit Hilfe der Methode der finiten Elemente wird die Auswirkung des Bohrprozesses auf den Wärmehaushalt des Bauteiles betrachtet. Eine prozessspezifische Deformationskompensation für komplexe Bauteile durch die Anpassung des NC-Codes wird darauf aufgebaut. Entworfen und analysiert werden Strategien, die die Bearbeitungsreihenfolge betrachten und auf diesem Wege Abweichungen minimieren. Mit diesen simulativen und planungstechnischen Ansätzen ist es möglich, sehr effektiv mit den vorhandenen Betriebsmittein höhere Bauteilqualitäten zu erzeugen.

• DFG Programme: Research Grants