Beitrag zur Optimierung der Spitzengeometrie von Spiralbohrern mit Hilfe des genetischen Algorithmus

Das Bohren ist eines der ältesten und am weitesten verbreiteten Bearbeitungsverfahren mit geometrisch bestimmter Schneide innerhalb der Fertigungstechnik. Seit der Erfindung des Spiralbohrers wurde sein Einsatzverhalten durch Weiterentwicklung ständig verbessert. Die bisherigen Forschungsaktivitäten fanden im wesentlichen im Bereich der Entwicklung und Optimierung von Schneidstoffen und Beschichtungen sowie der Optimierung der Schneidengestaltung und der Querschnittgestaltung statt. Die heute in der Praxis üblich eingesetzte Methode zur Optimierung der Werkzeuge erfolgt nur durch zeit- und kostenintensive Testreihen. Hier besteht immer noch ein sehr großes Entwicklungspotential. Vor diesem Hintergrund wurde in der vorliegenden Arbeit ein Modell entwickelt, das die Optimierung der Spitzengeometrie eines Vollhartmetall-Spiralbohrers mit Kegelmantelanschliff und Kreuzausspitzung mit Hilfe des Genetischen Algorithmus erlaubt. Ziel der Optimierung ist die Minimierung der Vorschubkraft und des Bohrmomentes. Zur Bildung der Zielfunktion wurden die relative Vorschubkraft und das relative Bohrmoment berücksichtigt. Als zu optimierende Parameter zählen die relevanten Einstellgrößen des Kegelmantelanschliffs und der Kreuzausspitzung. Um die Vorschubkraft und das Bohrmoment analytisch bestimmen zu können, wurden Modelle jeweils zur Beschreibung der Spitzengeometrie und zur Vorherbestimmung der Zerspankräfte entwickelt und in das gesamte Optimierungsmodell integriert. Aufgrund der vielfältig einstellbaren Randbedingungen kann die Werkzeugoptimierung problemorientiert erfolgen.