Eine Strukturierung funktionaler Oberflächen ist in vielen Anwendungsbereichen von Bedeutung. Eine Anwendung ist die Strukturierung von Umformwerkzeugen, um den Materialfluss im Umformprozess gezielt zu beeinflussen. Das NC-Formschleifen auf Bearbeitungszentren ist ein flexibles Verfahren, welches zur Strukturierung der dabei vorliegenden, freigeformten Werkstückoberflächen geeignet ist.

Um den Schleifprozess zur gezielten Erzeugung von Oberflächentopographien einstellen zu können, wird im Rahmen dieses Forschungsprojektes ein geometrisch-physikalisches Simulationssystem entwickelt, mit dem die resultierenden Oberflächentopographien unter Berücksichtigung verschiedener Prozesseinflüsse und -effekte vorhergesagt werden können. Grundlage dieses Simulationssystems ist ein stochastisches geometrisches Modell der einzelnen Schleifkörner. Durch eine Berücksichtigung der in Abhängigkeit vom Verschleißzustand des Werkzeugs vorliegenden Kornformen wird der Einfluss des Werkzeugverschleißes auf die Oberflächentopographie abgebildet. Das stochastische Einzelkornmodell wird anhand repräsentativer Schleifexperimente und digitalisierter Werkzeugtopographien parametrisiert. Durch eine zufällige Verteilung der in dem Modell enthaltenen Kornformen lassen sich verschiedene Werkzeuggestalten (z.B. Zylinder, Kugel oder Konus) ohne erneute, aufwändige Versuche simulativ betrachten. Auch die quasistatische Nachgiebigkeit und Rundlauffehler der Werkzeuge können in der Simulation berücksichtigt werden.

Die Durchführung dieses Forschungsprojektes erfolgt in Kooperation mit dem Institut für Spanende Fertigung und wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

Simulation eines Schleifwerkzeugs (links) und Modellierung des Verschleißes einzelner Körner (rechts)

Ansprechpartner: Tobias Siebrecht