Analyse der Stabilität und der Dynamik von Fräsprozessen für die Hochleistungszerspanung zur Vermeidung von Ratterschwingungen bei wechselnden Prozessbedingungen

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Die dynamische Stabilität ist eine die Ergebnisqualität relevant beeinflussende Systemeigenschaft beim Fräsen. Instabile Prozesszustände, sog. Ratterschwingungen, sind unerwünscht. Bisherige Ansätze zur Stabilitätsanalyse von Fräsprozessen betrachten i. A. einfache Fälle, wie das Fräsen bei konstanten Eingriffsbedingungen. Ziel dieses Projektes ist aber, die Vorhersage der Prozessstabilität für das Fräsen bei variierenden Eingriffsbedingungen zu erarbeiten. Zunächst sollen die drehzahlabhängigen Modalparameter des Werkzeugsystems, die in die Stabilitätsvorhersage eingehen, beschrieben werden. Systematisch wird ein experimentell gestütztes physikalisch-mathematisches Stabilitätsmodell aufgebaut und verifiziert, mit dem die Eingriffszustände für unterschiedliche Werkzeugformen, beim Bohr- bzw. Ziehfräsen und beim Fräsen von Kurvenbahnen abgebildet werden können. Das aus diesem Projekt entstehende Modell, das in umfangreichen Versuchsreihen verifiziert wird, erlaubt die Prognose der Stabilitätsgrenzen beim Fräsen mit unterschiedlichsten Eingriffsbedingungen. Die Nutzung der gewonnenen Erkenntnisse ist einerseits durch Einbindung in die Arbeitsvorbereitung, beispielsweise in ein CAM-System oder in eine Prozesssimulation vor der Bearbeitung, oder aber in eine Regelung während der Fräsbearbeitung denkbar.