Description
Die primären Herausforderungen bei der Zirkularfräsbearbeitung heterogener serieller Werkstoffverbunde aus CFK und Titan sind Bohrungsdurchmesserabweichungen in den einzelnen Verbundpartnern und die hieraus resultierende Erhöhung der Form- und Maßfehler. Maßgebliche Ursache hierfür ist die von Werkstoff, Werkzeug und Prozessstellgrößen abhängige Werkzeugabdrängung. Um die Durchmesserabweichungen bereits bei der ersten Bohrung zu kompensieren, ist ein Modell zur Vorhersage der Prozesskräfte beim Zirkularfräsen erforderlich.
Hierzu wird zunächst der komplexe Zirkularfräsprozess nach dem Dekompositionsprinzip in einen Bohr- und einen Fräsanteil zerlegt. Beide Anteile werden durch eigenständige Kraftmodelle beschrieben. Die sich anschließende Superposition der Modelle ermöglicht die Vorhersage der Prozesskräfte beim Zirkularfräsen. Basierend auf den Kraftberechnungen wird sowohl eine Methode zur Auslegung belastungsangepasster Zirkularfräswerkzeuge als auch zur Vorhersage der Durchmesserabweichungen entwickelt. Die Kombination beider Methoden ermöglicht die Fertigung zylindrischer Bohrungen in serielle CFK-Titan Verbunde unter Minimierung der Durchmesserabweichungen.
