Simulative Bestimmung der Prozessstabilität bei der Hochleistungs-Fräsbearbeitung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Brecher
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5448788

Um Ratterschwingungen im Fräsprozess zu vermeiden, werden in der industriellen Praxis die Schnittwerte gesenkt, wodurch das Leistungspotential einer Werkzeugmaschine häufig nicht ausgenutzt wird. Bei Kenntnis der Stabilitätsgrenze in Abhängigkeit der Fräserdrehzahl können dagegen Maschinen durch Einstellung der richtigen Drehzahl optimal eingesetzt werden. Grundsätzlich ist es möglich, den Verlauf der Stabilitätsgrenze zu berechnen und in einer so genannten Stabilitätskarte darzustellen. Die Ergebnisqualität ist zurzeit jedoch starken Schwankungen unterworfen, die durch ungenaue Eingangsgrößen und Modellvorstellungen bedingt sind. Die Steigerung der Genauigkeit solcher Vorhersagen ist das Ziel der beantragten Forschungsarbeiten. Nachdem im ersten und zweiten Projektabschnitt die Genauigkeitssteigerung der Simulationseingangsdaten „Prozessverhalten“ und „Maschinenverhalten“ im Vordergrund stand, wird im beantragten dritten Projektabschnitt die Simulationsmethodik an die neuen Erkenntnisse angepasst und weiter verbessert. In diesem Zusammenhang werden Fragen der Diskretisierung und der Robustheit gegen Restfehler in Eingangsdaten untersucht. Darüber hinaus wird eine Methodik zur Identifikation dynamischer Schwachstellen auf Basis der Oberflächenbeschaffenheit instabil bearbeiteter Werkstücke entwickelt. Abschließend wird das Gesamtprojekt durch eine umfassende Verifikation mittels Fräsversuchen an verschiedenen Werkzeugmaschinen und unterschiedlichen Materialien komplettiert.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1180: Prognose und Beeinflussung der Wechselwirkungen von Strukturen und Prozessen (Prediction and manipulation of interaction between Structure and Process)