Erkenntnistransfer-Projekt SPP 1180: „Effektive Prozessauslegung beim Werkzeugschleifen unter Berücksichtigung der Prozess-Struktur-Wechselwirkungen“

Im Bereich der Werkzeugherstellung besteht ein Zielkonflikt zwischen der steigenden Anzahl individuell auszulegender Bohr- und Fräswerkzeuge und einem wachsenden Kostendruck. Im Fertigungsprozess von schlanken und weit auskragenden Bauteilen erzeugen die Wechselwirkungen von Prozess und Werkstück Gestaltabweichungen. Diese können derzeit nur durch eine hohe Anzahl an Schleifversuchen zur Anpassung der Achszustellung oder effizienzmindernde Maßnahmen, wie eine Abstützung des Werkzeugrohlings, kompensiert werden. Basierend auf den Erkenntnissen des Grundlagenprojekts DE 447/57 aus dem Schwerpunktprogramm 1180 wird in diesem Transferprojekt eine Methode zur modellbasierten Auslegung individueller Werkzeugschleifprozesse entwickelt und im industriellen Umfeld erforscht.

Innerhalb der Methode stellt eine simulationsbasierte Optimierung des Werkzeugschleifprozesses die Einhaltung der geforderten Fertigungsqualität sicher. Infolge der Projektergebnisse wird die erforderliche Anzahl an Schleifversuchen und die Notwendigkeit einer Abstützung des Werkzeugrohlings durch die Berücksichtigung von Prozess-Struktur-Wechselwirkungen während der Auslegung deutlich reduziert.

Die Neuerung des Ansatzes zur modellbasierten Auslegung besteht darin, dass eine numerische Analyse der bisher üblichen experimentellen Überprüfung einer neu ausgelegten Bahn vorgeschaltet ist. Die Schleifbahn wird mit den entsprechenden Prozessstellgrößen geometrisch simuliert und mit Kenngrößen, wie dem Zeitspanvolumen Q’_w, der Kontaktlänge l_g und der äquivalenten Spanungsdicke h_eq charakterisiert. Diese Werte werden anschließend für einen Vergleich mit Referenzprozessen verwendet. Im Falle einer Überschreitung bestimmter Grenzwerte folgen eine Anpassung der Parameter und eine erneute geometrische Analyse des Prozesses. Nach erfolgreicher Anpassung erfolgt die Ermittlung der Prozesskräfte und der resultierenden Gestaltabweichung Die Ergebnisse der simulationsbasierten Bahnanpassung führen, bei außerhalb der Toleranzen liegendem Prozessverhalten, zu einer Anpassung der Schleifbahnen bzw. bei Erreichen der geforderten Toleranzen zum Abschluss der Prozessauslegung.