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Oberflächenentstehung beim Fräsen unter Berücksichtigung der Werkzeugmikrogeometrie

Oberflächenentstehung beim Fräsen unter Berücksichtigung der Werkzeugmikrogeometrie

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Waveletanalyse gefräster und simulierter Oberflächen
Leitung:  Henke Nordmeyer
E-Mail:  Nordmeyer@ifw.uni-hannover.de
Jahr:  2019
Datum:  14-02-20
Förderung:  DFG
Laufzeit:  01/2019-12/2021

Technische Bauteile unterliegen meist zyklischen Belastungen und werden auf Dauer- bzw. Zeitfestigkeit ausgelegt. Ihr Ermüdungsverhalten spielt folglich für die konstruktive Auslegung die entscheidende Rolle. Die Stadien der Ermüdung werden in Rissinitiierung, Rissausbreitung und Restbruch unterteilt. Die Topographie der Bauteiloberfläche im Bereich der Rauheit ist neben den Eigenspannungen in der Randzone eine der beiden maßgeblichen Einflussgrößen für die Dauerfestigkeit eines Bauteils. Die Gestaltabweichungen technischer Oberflächen sind in sechs Ordnungen von groß (1. Ordnung: Formabweichung) nach klein (6. Ordnung: Gitteraufbau) unterteilt. Als Rauheit werden Gestaltabweichungen dritter bis vierter Ordnung bezeichnet. Für das Ermüdungsverhalten der Bauteile ist maßgeblich die Gestaltabweichung 4. Ordnung von Interesse, aufgrund der Spannungserhöhung in den Tälern der Mikrotopographie des Bauteils. Untersuchungen der Zusammenhänge zwischen Dauerfestigkeit und Rauheitskennwerten haben gezeigt, dass zweidimensionalen Kenngrößen nicht zur vollständigen Beschreibung ausreichen. Daher sollten im Hinblick auf die Lebensdauer von Bauteilen dreidimensionale Rauheits-Messdaten verwendet werden.

In diesem Projekt werden spanend hergestellte Oberflächen mittels Wavelettransformation analysiert und Oberflächenmerkmale identifiziert. Hierzu wird eine Methode aus dem SFB 653 „Gentelligente Bauteile im Lebenszyklus“ genutzt und erweitert. Diese Methode ermöglicht erstmalig die Qualifizierung von simulierten und gefertigte Oberfläche beim Flankenfräsen auf Merkmalsebene der einzelnen Oberflächen. Dies wird über den Vergleich der Oberflächenmerkmale in der Wavelettransformation erfolgen. Mit diesen Erkenntnissen können Oberflächentopographien die durch Simulation erzeugt werden näher an die Ist-Oberfläche von gefertigten Bauteilen angenähert werden.