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Numerische Simulation der thermisch bedingten Werkstück-Abweichungen beim Drehen mit unterschiedlichen Kühlschmiermethoden

Autor :Viktor Sukaylo
Herkunft :OvGU Magdeburg, Fakultät für Maschinenbau
Datum :30.01.2003
 
Dokumente :
Dataobject from HALCoRe_document_00005729
 
Typ :Dissertation
Format :Text
Kurzfassung :Die Aus- und Bewertung des wissenschaftlichen Erkenntnisstandes hat gezeigt, dass sich die Zerspantechnik gegenwärtig auf einem hohen Produktivitäts- und Qualitätsniveau bewegt. Dazu haben die leistungsverbesserten Werkzeugmaschinen, Werkzeuge und Spannzeuge, ausgelöst durch eigenschaftsverbesserte Schneidstoffe, Beschichtungen, aber auch die Kühlschmiermittel, immer wieder beigetragen. Zum besseren Verständnis der beim Spanbildungsvorgang ablaufenden Verformungs- und Reibungsmechanismen, der auftretenden Spannungen, Kräfte und Temperaturen leistet die numerische Simulation dank gesteigerter Computerrechenleistungen und verbesserter FE-Methodenansätze einen wertvollen Beitrag. Die Maß- und Formabweichungen standen zurückliegend nicht in der ganz großen Aufmerksamkeit der zerspantechnischen Forschung und Simulation. Diese Situation hat sich mit dem Übergang der Vollstrahlkühlschmierung zur Trockenbearbeitung und Minimalmengenkühlschmierung grundlegend geändert. Das Kühlpotenzial fällt weg, thermisch bedingte Deformationen treten messbar in Erscheinung und sind nicht mehr vernachlässigbar. Es besteht ein spontaner Bedarf für wissenschaftlich begründete Untersuchungen des Einflusses dieser ökologiefreundlichen Kühlschmiermethoden auf die Genauigkeitsabweichungen spanend hergestellter Werkstücke. Die vorliegende Arbeit leistet dazu einen Beitrag und macht es sich zur Aufgabe, die durch den Zerspanvorgang verursachten Wärmeströme vor allem in das Werkstück und in die Umgebung (Kühlschmiermittel, Luft) zu erfassen und die daraus resultierenden thermischen Abweichungsstrukturen unter der besonderen Berücksichtigung der Variation der Kühlschmierbedingungen zu bestimmen. Exemplarisch dafür wurde der Drehprozess ausgewählt. Der Lösung dieser komplexen Aufgabe zur Ermittlung der thermisch bedingten Werkstückabweichungen beim Drehen wurde ein kombinatorischer experimentell-theoretischer Methodenansatz zugrunde gelegt: 1. Experimentelle Bestimmung der Kühlfähigkeit der für die einzelnen Kühlschmiermethoden zum Einsatz gelangenden unterschiedlichen Kühlschmiermittel und –medien auf der Basis eines Analogieversuchs. 2. Experimentelle Bestimmung des globalen und lokalen Wärmeübergangs-Koeffizienten „Werkstück – Umgebung“ auf der Basis des realen Zerspanprozesses. 3. Experimentelle Bestimmung der Werkstück-Wärmeleistung unter der besonderen Berücksichtigung des Einflusses unterschiedlicher Kühlschmierbedingungen ebenfalls auf der Basis des realen Zerspanprozesses. 4. Entwicklung eines mathematischen Prozessmodells zur Beschreibung des thermischen Zustandes des Werkstücks in einem 1. Schritt und des daraus resultierenden Deformationszustandes in einem 2. Schritt auf der Basis der Anwendung der numerischen FE-Simulationsmethodik. 5. Validierung des Prozessmodells anhand eines realen Bauteils aus der Praxis, wobei die aus dem Experiment gewonnenen Ausgangsgrößen notwendigerweise der FE-Simulation als unverzichtbare Eingangsgrößen sowie des Soll-Ist-Ergebnis-Abgleichs dienen.
Schlagwörter :Zerspanung, Drehen, Kühlschmierung, Werkstücktemperatur, thermisch bedingte Abweichungen, FE – Modellierung, Inversaufgaben
Rechte :Dieses Dokument ist urheberrechtlich geschützt.
Größe :123 S.
 
Erstellt am :19.01.2009 - 12:00:44
Letzte Änderung :22.04.2010 - 08:45:49
MyCoRe ID :HALCoRe_document_00005729
Statische URL :http://edoc.bibliothek.uni-halle.de/servlets/DocumentServlet?id=5729