Simulation von Werkzeugverschleiß bei der Zerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide

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Ziel des Forschungsvorhabens ist die FEM Simulation des Werkzeugverschleißes und der Randzonenverfestigung des Werkstücks in der orthogonalen Zerspanung des Einsatzstahles 16MnCr5 (AISI 5115) im geglühten und im einsatzgehärteten Zustand. Hierzu sollen am WZL Aachen zunächst instrumentierte, orthogonale Drehversuche durchgeführt werden. Während der Versuche werden Schnittkräfte und Temperaturen messtechnisch erfasst. Der während der Versuche auftretende Verschleiß soll am WZL mittels Profilschrieben, Lichtmikroskop und REM / EDX quantifiziert und dokumentiert werden. Weiterhin sollen auf dem am WZL existierenden Reibprüfstand tribologische Untersuchungen zur Reibung an der Spanfläche durchgeführt werden. Diese werden in der Simulation benötigt, um die Reibverhältnisse zwischen Werkstück und Werkzeug zu definieren. Basierend auf den durchgeführten Versuchen und auf an der Ohio State University (Columbus, Ohio, USA) erzeugten Materialdaten sollen FEM Modelle in DEFORM 2D entwickelt werden, die die Spanentstehung und den entstehenden Freiflächen- bzw. Kolkverschleiß modellieren. Das Forschungsvorhaben wurde in Zusammenarbeit mit dem Engineering Research Center for Net Shape Manufacturing (ERC / NSM) der Ohio State University, Columbus, Ohio, USA initiiert. Basis für diese Initiative stellt der von der DFG unterstützte "Dear Colleague Letter NSF 02-135" der National Science Foundation (NSF) dar. Ein korrespondierender Antrag des ERC / NSM liegt der NSF vor.