Simulation untersucht Interaktion Maschine - Zerspanprozess

Bei der Inbetriebnahme hochproduktiver Werkzeugmaschinen kann es vorkommen, dass der geplante Zerspanprozess aufgrund von Schwingungen, dem sog. Rattern, nicht umsetzbar ist. Zur Stabilisierung der Prozesse müssen die Schnittdaten zurückgenommen werden. Folglich ist die angestrebte Produktivität mit den Prozessen nicht realisierbar.

Bereits in der frühen Phase der Entwicklung können die Komponenten einer Werkzeugmaschine mit Hilfe von Simulation für einen geplanten Prozess optimiert werden. Dadurch ergeben sich folgende Vorteile:

• deutlich reduzierte Inbetriebnahmezeiten,
• höhere Produktivität durch das Vermeiden von „Rattern“ (weniger Werkzeugverschleiß und -bruch)
• höhere Bauteilqualität bezüglich Oberfläche und Maß.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens VispaB (Virtualisierung der spanenden Bearbeitung in der Maschinenentwicklung und der Prozessoptimierung – gefördert durch das BMBF, betreut durch das PTKA Karlsruhe) wurde von den Projektpartnern eine durchgängige Kette von Simulationswerkzeugen entwickelt. Diese erlaubt, die Prozessstabilität spanender Bearbeitungen als verlässliches Bewertungskriterium im Rahmen der gesamten Entwicklungsprozesskette von Produktionsanlagen zu nutzen. Hierzu wurden basierend auf Referenzprozessen für die Fertigungsverfahren Drehen und Fräsen Prozessmodelle entwickelt, die in Kombination mit Maschinenmodellen von der Entwurfsphase bis hin zur Fertigungsplanung eine Abschätzung der Leistungsfähigkeit der Produktionsanlage ermöglichen. Basierend auf einem transienten, CMS-reduzierten Ansys-Modell (Ansys Structural) erfolgt die Stabilitätsbewertung anhand des Verschiebungsverlaufs Werkzeug-Werkstück, der sich innerhalb mehrerer Werkzeugumdrehungen ergibt.