Modellierung des Stirnplanfräsprozesses von parallel angeordneten Werkstoffverbunden

Aufgrund von unterschiedlichen Zerspanungseigenschaften der Werkstoffe im Verbund treten jedoch signifikante Gestaltabweichungen auf. Eine signifikante Gestaltabweichung ist der Werkstoffüberstand. Dieser beschreibt den mittleren Überstand der einzelnen Werkstoffe zueinander. Eine weitere signifikante Gestaltabweichung ist der Übergangs­fehler, der im Bereich der Werkstofffügestelle auftritt. Dessen Entstehung wird auf eine Belastung bzw. Entlastung der Werkzeugschneide beim Werkstoffübergang zurückgeführt. Des Weiteren entstehen trotz gleicher kinematischer Eingriffsverhältnisse unterschiedliche Oberflächenrauheiten, die sich bei der parallelen Bearbeitung der Verbundpartner mehr unterscheiden als im Vergleich zu der Bearbeitung der Einzelmaterialien. Bei Betrachtung der Werkzeugschneide werden zudem Schneidenveränderungen durch Adhäsionen, Aufbau­schnei­denbildung, tribochemische Reak­tionen oder Verschleiß ermittelt, deren Auftreten zum einen die Standzeit der Werkzeuge und somit die Wirtschaftlichkeit verringern und zum anderen Ober­flächenschäden (bspw. Oberflächen­kratzer) verursachen können.

Ziel ist es ein Modell zur Prognose der Werkstückgestalt für die Stirnplanfräsbearbeitung von Werkstoffverbunden zu erstellen. Hierfür werden zunächst die signifikanten Einflussfaktoren auf die Gestaltabweichungen der Oberfläche iden­tifiziert und charakterisiert. Im Anschluss werden Einzelmodelle für die Prognose des Werkstück­überstands, Übergangsfehlers sowie der Oberflächenrauheit erstellt. Diese werden anhand von experimentellen Untersuchungen validiert. Anschließend werden die Einzelmodelle in einem Gesamtmodell zusammengefasst. Zuletzt erfolgt eine stichprobenartige Validierung anhand weiterer Werkstoffverbunde. Dieses dient dem Abschätzen der Allgemeingültigkeit.