Gewinde stellen die am weitesten verbreitete Möglichkeit für lösbare und zugleich belastbare Bauteilverbindungen dar. Ein gängiges Verfahren zur spanenden Fertigung von Gewinden ist das Gewindebohren, bei dem zunächst eine Vorbohrung erzeugt und dann ein Gewinde eingeschnitten wird. Um kostenintensive Ausfälle oder die Notwendigkeit menschlichen Eingreifens zu minimieren ist die Industrie stets bestrebt die Prozessstabilität zu erhöhen.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, negative Auswirkungen geometrischer Störgrößen auf den Prozess und das erzeugte Gewinde zu reduzieren, um damit zu einer Steigerung der Prozesssicherheit beizutragen. Um ein besseres Prozessverständnis zu generieren, werden zunächst experimentelle Untersuchungen mit gezielt eingebrachten Störgrößen durchgeführt. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird ein analytisch-empirisches Prozessmodell für das Gewindebohren aufgebaut, welches Störgrößenauswirkungen auf Prozess- und Ergebnisgrößen berücksichtigt. Vor allem Achs- und Winkelversätze zwischen Vorbohrung und Gewindebohrer führen zu einem Versatz des Gewindes, der zu einer Nichteinhaltung der Toleranz des Gewindeprofils führen kann. Dies wird anhand eines neu entwickelten Analyseverfahrens experimentell bestimmt und mit dem Prozessmodell simulativ abgebildet.
Mit Hilfe des Prozessmodells werden Handlungsempfehlungen für die Prozess- und Werkzeugauslegung aufgestellt, die es den Unternehmen auf Hersteller- und Anwenderseite ermöglichen, den Gewindebohrprozess trotz der Vielzahl an prozessbedingten Zwangsbedingungen robuster gegenüber den betrachteten Störgrößen auszulegen und somit die Prozesssicherheit zu steigern.
Aktualisiert: 2023-01-16
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Grundlagen und Basiswissen zur Bearbeitung von WerkstÜcken
Aktualisiert: 2021-09-24
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Simulationen, die auf der Finite-Elemente-Methode (FEM) basieren, werden nahezu für jedes Fertigungsverfahren eingesetzt. Insbesondere beim Gewindebohren, stellt die numerische Abbildung wegen der hohen geometrischen Werkzeugkomplexität mit einer Vielzahl von Schneiden mit unterschiedlichen Eingriffssituationen eine große Herausforderung dar.
Die vorliegende Arbeit behandelt die Entwicklung eines FEM-basierten Softwaresystems, das die dreidimensionale Simulation von Gewindebohren mit Schwerpunkt auf der Drehmomentvorhersage mit praktikablen Rechenzeiten erlaubt.
Zur Steigerung der Produktivität sind Hochleistungs-Gewindebohrer häufig mit Innenkühlkanälen ausgestattet. In dieser Arbeit wird mittels Computational-Fluid-Dynamics-(CDF)-Analyse die Kühlschmiermittelverteilung untersucht und basierend auf den Ergebnissen die Anordnung der Innenkühlkanäle optimiert. Mit diesem Ansatz konnte die Zuverlässigkeit der CFD-Simulation überprüft und die Leistungsfähigkeit des Werkzeugs deutlich gesteigert werden.
Aktualisiert: 2019-03-15
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