Beim Fräsen, Bohren oder Räumen werden Werkstücke durch ein mehrschneidiges Werkzeug maschinell bearbeitet. Nach jedem Schneidevorgang bildet sich an der Randschicht ein Span. Jedoch verändern sich durch eine Spanbildung die Oberflächeneigenschaften wie Temperatur, plastische Dehnung oder Spannungen. Diese Veränderungen wirken sich auf die weiteren Spanbildungen an derselben Stelle der Oberfläche aus.
Zur Simulation von Zerspanungsprozessen nutzt man häufig die Finite Elemente Methode (FEM), welches ein mathematisches Verfahren ist. In den meisten Simulationen jedoch bleibt die Mehrfachspanbildung unberücksichtigt, was zu unpräzisen Ergebnissen führen kann.
Ziel dieser Seminararbeit ist es, den aktuellen Stand der Forschung und Technik der Simulation von Mehrfachspanbildungen aufzuzeigen und eventuell noch vorhandene Schwachpunkte zu erkennen und zu benennen. Außerdem wird die Frage beantwortet, welche physikalischen Größen von der Mehrfachspanbildung wie weit betroffen sind und welche Größen nicht.
Inhaltsverzeichnis
- Abkürzungen
- Einleitung
- Motivation und Zielsetzung
- Aufbau der Arbeit
- Grundlagen
- Der Begriff Spanen
- Übersicht der Fertigungsverfahren
- Einflussgrößen beim Zerspanen
- Spanarten und -formen
- Spanbildungssimulation
- Mehrfachspanbildung am Beispiel Räumen
- Der Begriff Spanen
- Stand der Technik und Forschung
- Vertiefung des Fertigungsverfahrens Räumen
- Grundsätzliches zur Mehrfachspanbildungssimulation
- Anmerkungen zu den Publikationen
- Übersicht der Simulationsmethoden
- Simulationsvorgänge im Detail
- Eine Schneide, mehrere Vorgänge
- Mehrere modellierte Schneiden
- Simulationsergebnisse
- Schnittkräfte
- Temperaturen
- Plastische Dehnung
- Spannungen
- Spanbildung allgemein
- Gesamtergebnisse
- Bewertung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit untersucht die Simulation der Mehrfachspanbildung bei Fertigungsverfahren mit mehrzähnigen Werkzeugen mittels Finite-Elemente-Methode (FEM). Ziel ist es, zu verstehen, wie die sequentielle Zerspanung und die damit verbundenen Veränderungen der Oberflächeneigenschaften in der Simulation berücksichtigt werden können und welche physikalischen Größen (z.B. Schnittkräfte, Temperaturen, Spannungen) davon beeinflusst werden.
- Simulation der Mehrfachspanbildung mit FEM
- Einfluss der sequentiellen Zerspanung auf Oberflächeneigenschaften
- Betroffene physikalische Größen (Schnittkräfte, Temperatur, etc.)
- Vergleich verschiedener Simulationsmethoden
- Stand der Forschung auf dem Gebiet der Mehrfachspanbildungssimulation
Zusammenfassung der Kapitel
Einleitung: Die Einleitung führt in das Thema der Mehrfachspanbildungssimulation ein und beschreibt die Motivation sowie den Aufbau der Arbeit. Sie erläutert die Problematik der sequentiellen Zerspanung bei mehrzähnigen Werkzeugen und die Notwendigkeit einer präzisen Simulation zur Vorhersage des Fertigungsergebnisses. Die Zielsetzung der Arbeit wird klar definiert und der Leser wird auf den weiteren Aufbau vorbereitet.
Grundlagen: Dieses Kapitel legt die theoretischen Grundlagen für das Verständnis der Mehrfachspanbildung. Es definiert den Begriff "Spanen" und gibt einen Überblick über verschiedene Fertigungsverfahren. Es werden die Einflussgrößen beim Zerspanen detailliert erklärt und die verschiedenen Spanarten und -formen beschrieben. Weiterhin werden die grundlegenden Prinzipien der Spanbildungssimulation eingeführt, bevor schließlich die Mehrfachspanbildung am Beispiel des Räumens vertieft wird.
Stand der Technik und Forschung: Dieses Kapitel gibt einen umfassenden Überblick über den aktuellen Stand der Technik und Forschung im Bereich der Mehrfachspanbildungssimulation. Es vertieft das Fertigungsverfahren Räumen und beleuchtet die verschiedenen Simulationsmethoden, die in der Literatur beschrieben werden. Die Simulationsvorgänge werden detailliert analysiert, sowohl für den Fall einer Schneide mit mehreren Vorgängen als auch für den Fall mehrerer modellierter Schneiden. Die erhaltenen Simulationsergebnisse bezüglich Schnittkräften, Temperaturen, plastischer Dehnung, Spannungen und der allgemeinen Spanbildung werden präsentiert und diskutiert.
Gesamtergebnisse: Dieses Kapitel fasst die wichtigsten Ergebnisse der Arbeit zusammen und stellt die gewonnenen Erkenntnisse dar. Es bewertet die Ergebnisse im Kontext der Forschungsfrage und diskutiert die Bedeutung der Ergebnisse für die Praxis. Die Ergebnisse des Kapitels "Stand der Technik und Forschung" werden hier synthetisiert und im Hinblick auf ihre Bedeutung für die Simulation der Mehrfachspanbildung bewertet.
Bewertung: Die Bewertung analysiert die Stärken und Schwächen der verwendeten Simulationsmethoden und der erzielten Ergebnisse. Es werden mögliche Fehlerquellen diskutiert und Vorschläge für zukünftige Forschung gegeben. Kritische Aspekte der angewandten Methodik werden beleuchtet und Verbesserungsansätze für die Genauigkeit der Simulation werden aufgezeigt.
Schlüsselwörter
Mehrfachspanbildung, Spanbildungssimulation, Finite-Elemente-Methode (FEM), Zerspanung, sequentielle Zerspanung, Schnittkräfte, Temperatur, plastische Dehnung, Spannungen, Oberflächeneigenschaften, Fertigungsverfahren, Räumen.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Arbeit: Simulation der Mehrfachspanbildung
Was ist das Thema der Arbeit?
Die Arbeit befasst sich mit der Simulation der Mehrfachspanbildung bei Fertigungsverfahren mit mehrzähnigen Werkzeugen, insbesondere unter Verwendung der Finite-Elemente-Methode (FEM). Der Fokus liegt auf dem Verständnis der sequentiellen Zerspanung und deren Einfluss auf Oberflächeneigenschaften sowie relevante physikalische Größen wie Schnittkräfte, Temperaturen und Spannungen.
Welche Ziele verfolgt die Arbeit?
Die Arbeit zielt darauf ab, die Simulation der Mehrfachspanbildung mit FEM zu untersuchen, den Einfluss der sequentiellen Zerspanung auf Oberflächeneigenschaften zu analysieren und die betroffenen physikalischen Größen zu identifizieren. Ein weiterer Schwerpunkt liegt im Vergleich verschiedener Simulationsmethoden und der Einordnung in den aktuellen Forschungsstand.
Welche Themenschwerpunkte werden behandelt?
Die Arbeit behandelt die Simulation der Mehrfachspanbildung mit FEM, den Einfluss sequentieller Zerspanung auf Oberflächeneigenschaften, die Analyse betroffener physikalischer Größen (Schnittkräfte, Temperatur etc.), den Vergleich verschiedener Simulationsmethoden und den aktuellen Stand der Forschung auf dem Gebiet der Mehrfachspanbildungssimulation.
Wie ist die Arbeit aufgebaut?
Die Arbeit gliedert sich in eine Einleitung, einen Grundlagenteil, ein Kapitel zum Stand der Technik und Forschung, ein Kapitel mit den Gesamtergebnissen, und eine abschließende Bewertung. Die Einleitung beschreibt Motivation und Zielsetzung. Die Grundlagen erläutern den Begriff „Spanen“, verschiedene Fertigungsverfahren und die Prinzipien der Spanbildungssimulation. Das Kapitel zum Stand der Technik und Forschung gibt einen Überblick über existierende Simulationsmethoden und deren Ergebnisse. Die Gesamtergebnisse fassen die gewonnenen Erkenntnisse zusammen und die Bewertung analysiert Stärken und Schwächen der angewandten Methoden.
Welche Fertigungsverfahren werden betrachtet?
Die Arbeit verwendet das Räumen als Beispiel für ein Fertigungsverfahren mit mehrzähnigen Werkzeugen, um die Mehrfachspanbildung zu untersuchen. Der Grundlagenteil bietet aber auch einen Überblick über weitere Fertigungsverfahren.
Welche Simulationsmethoden werden verwendet und verglichen?
Die Arbeit beschreibt verschiedene Simulationsmethoden, die in der Literatur zur Mehrfachspanbildungssimulation Anwendung finden. Ein expliziter Vergleich der Methoden wird im Kapitel "Stand der Technik und Forschung" durchgeführt. Die Finite-Elemente-Methode (FEM) steht im Mittelpunkt der Analyse.
Welche physikalischen Größen werden untersucht?
Die Arbeit analysiert die Schnittkräfte, Temperaturen, plastische Dehnung, Spannungen und die allgemeine Spanbildung als Ergebnis der sequentiellen Zerspanung.
Welche Ergebnisse werden präsentiert?
Die Arbeit präsentiert Simulationsergebnisse zu Schnittkräften, Temperaturen, plastischer Dehnung, Spannungen und der allgemeinen Spanbildung. Diese Ergebnisse werden im Kapitel "Gesamtergebnisse" zusammengefasst und im Kontext der Forschungsfrage bewertet.
Welche Schlussfolgerungen werden gezogen?
Die Schlussfolgerungen der Arbeit werden im Kapitel "Bewertung" gezogen. Dort werden Stärken und Schwächen der verwendeten Methoden diskutiert, mögliche Fehlerquellen analysiert und Vorschläge für zukünftige Forschung gegeben.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit?
Schlüsselwörter sind: Mehrfachspanbildung, Spanbildungssimulation, Finite-Elemente-Methode (FEM), Zerspanung, sequentielle Zerspanung, Schnittkräfte, Temperatur, plastische Dehnung, Spannungen, Oberflächeneigenschaften, Fertigungsverfahren, Räumen.
- Quote paper
- Anonym (Author), 2012, Simulation von Mehrfachspanbildungen. Aktueller Stand der Forschung und Technik, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/298530
