Oberflächensimulation für instabile Fräsprozesse

Studienarbeit aus dem Jahr 2007 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Maschinenbau, Note: 1.3, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (Werkzeugmaschinenlabor (WZL) der RWTH-Aachen), Sprache: Deutsch, Abstract: Fräsen ist ein Bearbeitungsverfahren mit geometrisch bestimmter Schneide und gehört zu den wichtigsten fertigungstechnischen Bearbeitungsverfahren. Wie in vielen Bereichen des Maschinenbaus steigen auch die Anforderungen an Produkte des Werkzeugmaschinenbaus. Die Produktionszeiten in der Fertigung werden wegen des steigenden Wettbewerbs immer kürzer, wobei die Ansprüche an die Qualität der Oberflächenbeschaffenheit steigen. Während eines Fräsprozesses kann es jedoch zu unerwünschten Schwingungen des Werkzeugs kommen, den sog. Ratterschwingungen, was zu einer Verschlechterung der Werkstückoberfläche führen kann. Daher ist es nahe liegend vor einem Fräsprozess die Oberflächenbeschaffenheit mittels einer Simulation vorherzusagen um dann gegebenenfalls Veränderungen der Prozessgrößen vorzunehmen wie z.B. eine Vorschubanpassung. Die bisherigen Entwicklungen und Untersuchungen lassen jedoch noch viele Fragen hinsichtlich der entstehenden Oberflächenbeschaffenheit und vor allem der Schwingungsfrequenzen und -amplituden offen. Am Laboratorium für Werkzeugmaschinen (WZL) der RWTH-Aachen laufen daher einige Forschungsprojekte auf diesem Gebiet. Im Rahmen dieser Arbeit wird unter MATLAB ein Programm für die Simulation der Oberflächenbeschaffenheit einer schwingungsbehafteten Fräsbearbeitung entwickelt und getestet. Die zwei zentralen Ziele einer Oberflächensimulation sind zum einen vor dem eigentlichen Fräsprozess die Oberfläche mittels einer Simulation vorhersagen zu können und zum anderen nach einer Fräsbearbeitung anhand der Oberflächenbeschaffenheit des Werkstückes Rückschlüsse auf die im Fräsprozess wirkender Schwingungsfrequenzen und -amplituden zu ziehen. Im Rahmen dieser Studienarbeit wird vorrangig die Vorhersage der bearbeiteten Oberfläche ermöglicht. Die dafür zu entwickelnden Software-Werkzeuge und insbesondere entsprechende Verifikationsversuche dienen als Vorarbeit für einen späteren Rückschluss von der bearbeitenden Oberfläche auf die zugrunde liegende Schwingung.