Effektive Auslegung spanender Werkzeuge durch Simulation

Die zunehmende Anwendung von Verfahren der Hochleistungs- und Präzisionsbearbeitung stellt nicht nur hohe Anforderungen an die Schneide selbst, sondert verlangt auch statisch und dynamisch stabile Werkzeuge und Werkzeugkomponenten. Zur Analyse von Werkzeugen mit komplexer Geometrie und modularem Aufbau hat sich die Methode der Finiten Elemente (FEM) bewährt.

Die numerische Simulation des Werkzeugverhaltens ergibt wesentliche Vorteile gegenüber einer empirischen, erfahrungsbasierten Vorgehensweise, u. a.:

• Zielgerichtete Auswahl günstiger Lösungsvarianten bereits vor dem Bau von Prototypen,
• Reduzierung des Erprobungsaufwandes,
• Rechtzeitige Abschätzung der Anwendungssicherheit.

Es wird eine durchgehende Betrachtung spanender Werkzeuge von der Schneide bis zur Spindelschnittstelle angestrebt. Besondere Aufmerksamkeit gilt dabei

• Nichtlinearitäten durch Kontaktprobleme an Trenn- und Schnittstellen (Nachgiebigkeiten, Relativbewegungen, Versagen),
• der Schneidenfeingeometrie einschließlich der Beschichtung,
• einer mechanisch-thermischen Kopplung (Werkzeugverformung, Bearbeitungsgenauigkeit),
• dem dynamischen Verhalten.

Durch die enge Kopplung mit Experimenten wird die Realitätsnähe der FE-Modelle gewährleistet.