Metallschneiddynamik

  Das Metallschneiden ist eine der am häufigsten verwendeten Methoden zur Herstellung der endgültigen Form der hergestellten Produkte. Eine verbesserte Produktivität ist für die Branche von wesentlicher Bedeutung, um auf einem wettbewerbsintensiven Markt wirtschaftlich zu bleiben. Vibrationen inDas spanabhebende Schneiden trägt wesentlich zur Behinderung der Produktivität bei der Bearbeitung bei. Übermäßige Vibrationen können zum Beispiel zu beschleunigtem Werkzeugverschleiß, Werkzeugbruch, schlechter Oberflächengüte des bearbeiteten Bauteils und Beschädigung des Bauteils führenSpindellager. Schnelle und genaue Simulationsroutinen und Messmethoden für die Bearbeitungsdynamik sind sehr wichtig für die Entwicklung neuer Schneidwerkzeuge.

  Die Forschung wird von einem Doktoranden in der Industrie durchgeführt, der zu 50% mit AB Sandvik Coromant und zu 50% mit der Strukturanalyse-Gruppe arbeitet, um eine enge Zusammenarbeit zwischen Industrie und Universität sicherzustellen. Das Projekt konzentriert sich auf Methoden fürSimulation und Messung sowohl der linearen als auch der nichtlinearen Dynamik in der Zerspanung. Die Schwingungsdämpfung ist oft ein Schlüsselfaktor für die Steigerung der Produktivität. Die meisten heute verwendeten Dämpfungsmaterialien zeigen ein gewisses hysterisches Verhalten.

  Daher ist das Messen und Modellieren nichtlinearer Systeme mit Hysterese ein wichtiger Teil der Forschung (Abbildung 1).

Abbildung 1 - Nichtlinearer Hysterese-Dämpfer zur Dämpfung von Vibrationen in einem Schneidwerkzeug

  Zur Unterstützung der Produktentwicklung werden computergestützte Simulationsroutinen für nichtlineare mechanische Systeme verwendet, die sowohl strukturelle Nichtlinearitäten als auch nichtlineares Verhalten enthalten, das vom Schneidprozess ausgeht (z. B. Schneiden)Kräfte und regenerative / selbsterregende Schwingungen) entwickelt werden. Diese Simulationsmodelle werden kontinuierlich durch experimentelle Messungen verifiziert. Ein wichtiger Faktor bei der Validierung von Simulationsmodellen ist die zuverlässige Schätzung des SchneidensKräfte. Es ist schwierig, korrekte Schneidkraftmessungen zu erhalten, da unerwünschte dynamische Auswirkungen des Messaufbaus (Kraftdynamometer und Werkstück) auftreten. Diese dynamischen Effekte können zu fehlerhaften Ergebnissen führen und diese verursachenschwierig, das Modell zu validieren. Es wurde eine Methode entwickelt, um unerwünschte dynamische Effekte zu entfernen und gleichzeitig Informationen über die tatsächlichen Schneidkräfte zu erhalten.

  Beispiele für derzeit laufende Projekte sind die Oberflächenfehlervorhersage eines bearbeiteten Bauteils unter Verwendung dynamischer Simulationen und die Optimierung von Differential-Pitch-Cutters.