Surface generation during milling considering the tool micro geometry
Final Report Abstract
In diesem Projekt konnte gezeigt werden, dass mittels Wavelettransformation und der Fingerprintmethode die Analyse und der Vergleich von simulierten und gefertigten Oberflächen möglich ist. Die Erkenntnisse zur elastischen Spanungsdickenrückfederung konnten in einer kinematischen Abtragssimulation implementiert werden. Das Gesamtziel des geplanten Vorhabens war es, das Verständnis der Oberflächenausprägung unter besonderer Berücksichtigung der Werkzeugmikrogeometrie und der Prozessstellgrößen am Beispiel des Flankenfräsens zu untersuchen. Die Beantwortung der wissenschaftlichen Fragestellungen wurde zum großen Teil erreicht. Die Oberflächen lassen sich mit der Methode der Wavelettransformation charakterisieren, allerdings nicht in dem angestrebten Rahmen eines quantitativen Vergleichswerts. Es ist lediglich der qualitative Vergleich möglich mit einer zusätzlichen Aussage, wie viele der Features auf zwei zu vergleichenden Oberflächen identisch sind. Die Analyse der unterschiedlichen Richtungen von 0° und 90° und die Auswahl entsprechender Profilschnitte führt zu einer limitierten Aussage über die Gesamtheit der Oberfläche, sodass eine Aussage des Vergleichs auf einen kleinen Oberflächenausschnitt begrenzt wird. Die Frage, welchen Einfluss die Prozessstellgrößen und die Werkzeugmikrogeometrie auf die Gestaltabweichungen 4. Ordnung haben, und wie sich die Vorgänge während der Oberflächenausprägung erklären lassen, konnte teilweise erklärt werden. Dies wurde durch die Untersuchungen im orthogonalen Schnitt und die Flankenfräsversuche analysiert. Dabei wurden die Prozessparameter variiert und als Haupteinfluss auf die Oberflächenausprägung wurden die erreichten Spanungsdicken und der Zahnvorschub identifiziert. Diese zeigten den größten Einfluss auf die Spanungsdickenrückfederung und die Gratbildung. Die wissenschaftliche Frage, wie die Gestaltabweichungen 1.–4. Ordnung mittels einer hybriden Simulation (numerisch-empirisch) prognostiziert werden können, ist ebenfalls nur teilweise erreicht worden. Die Ergebnisse aus dem orthogonalen Schnitt konnten in der rein kinematischen Abtragssimulation implementiert werden und zeigten eine Gratbildung an den Positionen der Unterschreitung der Mindestspanungsdicke. Die Kombination aus der mathematischen Beschreibung der Fräserabweichung mit der Schartigkeit als zusätzliche Größe der Abweichung von einer idealen Fräserform und deren Abbildung auf der Oberfläche konnte ebenfalls gezeigt werden. Insgesamt konnte im Projekt die grundlegende Fragestellung des Einflusses der Prozessstellgrößen und der Werkzeugmikrogeometrie auf die Oberflächenentstehung nicht abschließend geklärt werden. Allerdings sind während der Bearbeitung viele Grundlagen geschaffen worden, auf denen in Projekten bereits aufgebaut wurde und die auch zukünftig für weiterführende Arbeiten zur Klärung von Fragestellungen im Bereich der Oberflächenentstehung genutzt werden können.
Publications
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Analysis of surface formation mechanisms in cutting by means of continuous wavelet transformation, Materials Science and Technology in Europe FEMS Euromat 2019, 5th September 2019, Stockholm
Nordmeyer, H.
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Oberflächen charakterisieren. Konstruktion, 72(04), IW2-IW5.
Nordmeyer, Henke; Denkena, Berend & Krödel, Alexander
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Marker-free identification of milled surfaces by analyzing stochastic and kinematic surface features by means of wavelet transformation. Procedia CIRP, 108, 264-269.
Denkena, Berend; Breidenstein, Bernd; Wichmann, Marcel; Nordmeyer, Henke; Reuter, Leon & Voelker, Hendrik
