Modellierung der Kühlschmierstoffverteilung beim Einlippentiefbohren unter Berücksichtigung des Spantransports durch CFD- und SPH/DEM-Simulationen zur Werkzeug- und Prozessoptimierung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dirk Biermann; Professor Dr.-Ing. Peter Eberhard
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 405605200

der Kühlschmierstoffverteilung beim Einlippentiefbohren (ELB) unter Berücksichtigung des Spantransports mittels CFD- und SPH/DEM-Simulation zur Werkzeug- und Prozessoptimierung“, sollen neben der weiteren Optimierung des Einlippenbohrers Erweiterungen des entwickelten Simulationsmodells im Fokus stehen. In der ersten Phase ist es gelungen zu zeigen, dass die Geometrie des Kühlkanals einen bedeutenden Einfluss auf den transienten Spanabtransport ausübt und daher grundsätzlich Optimierungspotential besteht. Da die Veränderungsmöglichkeiten eines Mikro-Einlippenbohrers herstellungsbedingt aufgrund der geringen Größe limitiert sind, soll in der zweiten Phase stattdessen ein ELB mit größerem Durchmesser und zwei Kühlkanälen verwendet werden. Basierend auf dem entwickelten SPH/DEM/CFD-Modellierungsansatz sollen eine geometrische Optimierung der Querschnittsfläche und der Position der inneren Kühlkanäle, die Einbringung einer Drainagenut und die Verbesserung des Ölraumfreiwinkels erfolgen. Bei der Erweiterung des Simulationsmodells ist es geplant, die Reibungsverhältnisse beim transienten Spanabtransport zu berücksichtigen. Beim Einlippenbohrer fließen die Späne bei ungestörten Bedingungen ohne größeren Kontakt mit dem Bohrer und der Bohrungswand mit dem Kühlschmierstoff entlang der Spansicke aus der Bohrung. Kommt es jedoch zur wiederholten Kollision der Späne mit der Bohrungswand, spielt die Reibungsmodellierung eine wichtige Rolle. Des Weiteren soll eine flexible Modellierung der Späne stattfinden, um neue Erkenntnisse zum Spanabtransport unter nicht optimalen Bedingungen, welche im schlimmsten Fall zu einem Verklemmen des Bohrers führen können, zu gewinnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen