Entwicklung eines Modells zur Abbildung der Freiflächenreibung für den Bohrprozess mit überlangen Spiralbohrern

Abstract

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[DE] Überlange Vollhartmetall-Wendelbohrer gewinnen in der industriellen Anwendung immer mehr an Bedeutung. Steigende Anforderungen an die Maßgenauigkeit von Bauteilen stellen dabei immer größere Herausforderungen für die Werkzeugauslegung dar. Die Abbildung neuer Modelle für Zerspanungsprozesse und ihr Einsatz in numerischen Simulationen können in vielen Fällen Entwicklungszeiten und -kosten einsparen. Darüber hinaus bieten Simulationen die Möglichkeit, im realen Prozess unzugängliche Vorgänge sichtbar zu machen und Randbedingungen gezielt zu variieren. Im Bohrprozess treten unerwünschte Reibungskräfte an der Freifläche auf, deren Modellierungen jedoch nicht tiefergehend untersucht sind. Schwerpunkte dieser Masterarbeit ist die Anwendung einer Methode, um zwei Modelle der Reibungskoeffizienten zu entwickeln. Zunächst wird ein Überblick über verschiedene Kraft- und Reibungsmodelle gegeben. Die Forschungen beweisen eine Abhängigkeit der Reibungskoeffizienten von der Geschwindigkeit und dem Pressdruck des Reibkontaktes. Deshalb wird der Versuchsaufbau eines Tribometers entworfen, der sich auf den Aufbau der Arbeit von Bonnet et al. (2008b) gründet und die dynamischen Bedingungen der Vorgänge während der Messungen nachbilden kann. Die Messwerte der Kräfte werden in der Programmierumgebung Matlab verarbeitet und die Coulombschen Reibungskoeffizienten berechnet. Mittels der Statistik-Software GRETL (Akronym für Gnu Regression, Econometrics and Time-series Library) wird eine Regression durch die Methode der kleinsten Quadrate implementiert und zwei Reibungsmodelle für trockene Bedingungen und für Verfahren mit Kühlschmierstoff damit abgebildet. Die abgebildeten Modelle werden mit experimentellen Daten in einer statistischen Analyse überprüft und die Ergebnisse der Analyse und die Schlüsse der Arbeit anschließend zusammengefasst.