Simulation von NC-Formschleifprozessen zur Vorhersage von Oberflächentopographien unter Berücksichtigung des Werkzeugverschleißes

Die gezielte Strukturierung von Bauteiloberflächen ist für unterschiedliche Anwendungsbereiche relevant, um z. B. die tribologischen Eigenschaften belasteter Funktionsflächen zu beeinflussen. In dieser Arbeit werden NC-Formschleifprozesse betrachtet, die aufgrund der Prozesskinematik und der Einzelkorneingriffe gut als Bearbeitungsverfahren zur Oberflächenstrukturierung geeignet sind. Ein Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer mesoskopischen Prozesssimulation zur Vorhersage der Oberflächentopographien unter Berücksichtigung des Werkzeugverschleißes. Hierzu wurde ein stochastisches Einzelkornmodell auf Basis von Punktwolken entwickelt. Durch eine experimentelle Analyse galvanisch gebundener Diamantschleifstifte in unterschiedlichen Verschleißzuständen wurde eine Datenbank mit repräsentativen Kornformen erstellt. Durch eine stochastische Verteilung dieser Kornformen können unterschiedliche Werkzeuggestalten modelliert werden. Für die Prozesskraftberechnung wurde ein empirisches Prozesskraftmodell anhand von Einkornritzversuchen kalibriert. Um das Simulationssystem für die Analyse komplexer fünfachsiger Bearbeitungsprozesse freigeformter Werkstücke einsetzen zu können, wurde das mesoskopische Prozessmodell mit einer makroskopischen Prozesssimulation kombiniert. Zur Validierung des Simulationssystems wurden verschiedene Prozessstrategien mit unterschiedlichen Korngrößen simulativ untersucht und mit experimentellen Ergebnissen verglichen. Ausgewählte Strategien wurden anschließend auf die Schleifbearbeitung eines Werkstücks mit freigeformten Oberflächen übertragen.