Simulationsbasierte Prozessoptimierung senkt Kosten beim Fräsen

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Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH

Die Praxis zeigt, dass die Auswahl der Zerspanparameter immer in Zusammenhang mit typischen Eingriffsbedingungen erfolgt (Vorschub und Drehzahl zu vorgegebenen radialen und axialen Eingriffsbedingungen). Wenn nun bei der Zerspanung komplexer Geometrien die Eingriffsverhältnisse variieren, er-geben sich zwangsläufig suboptimale Zerspanverhältnisse.

Vorsichtige Auswahl der Zerspanparameter schöpft Potenzial der Maschinen nicht aus

Zur Vermeidung eines zu hohen Prozessrisikos wird in der Regel mit sehr vorsichtigen Werten gearbeitet, das heißt, es erfolgt eine Worst-Case-Betrachtung zur Wahl der Parameter. Dadurch wird ein großes Potenzial der modernen Werkzeuge und Maschinen nicht genutzt.

Moderne Softwaresysteme sind in der Lage, den Materialabtrag beim Fräsen komplexer Formen zu simulieren. Aus dieser Abtragsimulation können die aktuellen Eingriffsverhältnisse abgeleitet werden.

Software passt Parameter an Vorgaben zu Vorschub und Drehzahl an

Wenn nun ein Experte für bestimmte Eingriffsverhältnisse Vorgaben bezüglich Vorschub und Drehzahl macht, dann können per Software diese Werte an die aktuellen, variierenden Eingriffsverhältnisse prozentual angepasst werden. Sämtliche Randbedingungen wie Schneidstoff, Werkstoff, Schneidengeometrie, Werkzeugbeschichtung, Werkzeuglänge, Steifigkeit und Dynamik der Maschine stecken in den vom Experten vorgegebenen Parametern wie Vorschub, Drehzahl, radialer und axialer Eingriff.

Das Softwaresystem regelt ausschließlich relativ zu den Vorgabewerten den Vorschub und wahlweise auch die Drehzahl, abhängig von den Fähigkeiten von Steuerung und Spindel. Grundlegende Voraussetzung dafür ist die Abtragsimulation zur Ermittlung der aktuellen, variierenden Eingriffsverhältnisse.

Software simuliert Abtrag für jedes einzelne Werkzeug beim Zerspanen

Auf Basis der NC-Programme und der Werkzeuggeometrien wird der Materialabtrag ermittelt. Die komplexe Volumenspur, die ein Werkzeug im Werkstück hinterlässt, wird berechnet und das Werkstück ständig aktualisiert. Zu beachten ist, dass einzelne Fertigungsschritte aufeinander aufbauen, das heißt, ausgehend von einer initialen Werkstückgeometrie berechnet die Abtragsimulation für jedes einzelne Werkzeug sukzessive den Materialabtrag (Bild 1).

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