Thermo-Verformungen von Zerspanungswerkzeugen

Es besteht ein Zielkonflikt zwischen hohen Forderungen an die Genauigkeit der Bearbeitung und  thermisch bedingten Verlagerungen des TCP (Tool Center Point) durch veränderliche thermische Zustände in den Werkzeugen und Spannsystemen während der Bearbeitung.

Korrektur und Kompensationsmaßnahmen erfordern Informationen über Lage und Intensität der Wärmequellen aus dem Zerspanungsprozess, die Kenntnis der Wärmeübergänge an den Kontaktstellen (z. B. zwischen Werkzeug und Spannfutter) und zur Umgebung (z. B. Luft und Kühlschmiermittel) und die resultierende Wärmeverteilung im Komplettwerkzeug.

Durch FE-Simulationen von Zerspanungsprozessen kann die freiwerdende Prozesswärme berechnet werden. Da hierzu eine Reihe von Modellparametern erforderlich ist, die nicht a priori bekannt sind, erfolgen zu deren Bestimmung experimentelle Untersuchungen an instrumentierten Versuchsständen und während realer Zerspanprozesse. Durch den Abgleich mit Messergebnissen können die thermo-mechanischen Modelle von Werkzeugen und Spannmitteln verbessert werden.

Auf der Basis dieser Modelle werden Korrekturwerte und Kompensationsstrategien erarbeitet, um die geforderte Fertigungsgenauigkeit zu erreichen.