Simulation von NC-Formschleifprozessen zur Vorhersage von Oberflächentopographien unter Berücksichtigung des Werkzeugverschleißes

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Die gezielte Strukturierung von Bauteiloberflächen ist entscheidend, um die tribologischen Eigenschaften belasteter Funktionsflächen zu beeinflussen. Diese Arbeit untersucht NC-Formschleifprozesse, die aufgrund ihrer Prozesskinematik und Einzelkorneingriffe als geeignete Bearbeitungsverfahren zur Oberflächenstrukturierung gelten. Ein zentrales Ziel ist die Entwicklung einer mesoskopischen Prozesssimulation zur Vorhersage der Oberflächentopographien unter Berücksichtigung des Werkzeugverschleißes. Hierfür wurde ein stochastisches Einzelkornmodell auf Basis von Punktwolken entwickelt. Eine experimentelle Analyse galvanisch gebundener Diamantschleifstifte in verschiedenen Verschleißzuständen führte zur Erstellung einer Datenbank mit repräsentativen Kornformen. Diese Kornformen ermöglichen die Modellierung unterschiedlicher Werkzeuggestalten durch stochastische Verteilung. Für die Berechnung der Prozesskraft wurde ein empirisches Prozesskraftmodell anhand von Einkornritzversuchen kalibriert. Um das Simulationssystem für komplexe fünfachsige Bearbeitungsprozesse freigeformter Werkstücke zu nutzen, wurde das mesoskopische Modell mit einer makroskopischen Prozesssimulation kombiniert. Zur Validierung wurden verschiedene Prozessstrategien mit unterschiedlichen Korngrößen simulativ untersucht und mit experimentellen Ergebnissen verglichen. Ausgewählte Strategien wurden auf die Schleifbearbeitung eines Werkstücks mit freigeformten Oberf