Numerische Entwicklung von Strategien zur Kompensation thermisch bedingter Verzüge beim Bohren von 42CrMo4

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Im Bereich der spanenden Bearbeitung metallischer Bauteile steigen die Anforderungen an Fertigungsprozesse, um die Wettbewerbsfähigkeit zu sichern. Diese Prozesse müssen sowohl wirtschaftlichen als auch technologischen Aspekten gerecht werden. Dennoch führen Maß- und Formfehler weiterhin zu hohen Produktionskosten. Die Arbeit widmet sich der numerischen Entwicklung von Strategien zur Kompensation oder Reduktion thermisch bedingter Bauteilverzüge beim Bohren von 42CrMo4. Dazu wird ein 3D-FEM-Bohrsimulationsmodell erstellt, das sieben Bohrungen umfasst. Mithilfe dieses Modells werden drei Methoden untersucht und optimiert, um den Wärmeeintrag zu senken und den Spannungszustand zu reduzieren. Die erste Methode fokussiert sich auf die Reduktion des Gesamtwärmehaushalts durch die geeignete Wahl der Prozessparameter und Bearbeitungsfolge. Die zweite Methode analysiert den Einfluss verschiedener Kühlfluiden auf die Abkühlvorgänge, wobei die Fluide nach Temperatur und Wärmeübergangskoeffizienten variieren. Die dritte Methode nutzt die Freiheitsgrade des elliptischen Fräsens zur gezielten Herstellung unrunder Bohrungen, wobei die Werkzeugbahn durch eine iterative Auswertung der Verzugsvektoren im Simulationsmodell ermittelt wird. Abschließend werden die Erkenntnisse der drei Methoden gekoppelt und in experimentellen Zerspanungsversuchen auf ihre praktische Anwendbarkeit validiert.