Modellbasierte Bestimmung des Wärmestromanteils in das Werkstück beim Fräsen

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In spannenden Fertigungsprozessen wird ein großer Teil der eingebrachten Leistung durch Verformungs- und Reibungsvorgänge in Wärme umgesetzt. Für die Bestimmung der thermischen Werkstückbelastung ist es entscheidend, den in das Werkstück transportierten Anteil des Wärmestroms zu kennen. Diese Dissertation zielt darauf ab, einen funktionalen Zusammenhang zwischen Prozessstell- und Werkstoffkenngrößen sowie dem Wärmestromanteil aus der primären Scherzone in das Werkstück zu ermitteln. Dazu wurden Wärmestromanteilsdiagramme für zwei Fräsprozesse entwickelt. Der Wärmestromanteil in das Werkstück wurde modellbasiert ermittelt, indem der Wärmetransport in der Schneidennormalebene und der Bezugsebene analysiert wurde. Die Diagramme zeigen, dass der Wärmestromanteil in das Werkstück von zwei dimensionslosen Kennzahlen abhängt, die den Wärmetransport in den jeweiligen Betrachtungsebenen charakterisieren. In Schnittrichtung wird die dimensionslose Kennzahl durch Schnittgeschwindigkeit, Spanungsdicke und Scherwinkel bestimmt. In Vorschubrichtung berücksichtigt die zweite Kennzahl systematisch den Abtrag bereits erwärmter Werkstoffbereiche durch nachfolgende Schneideneingriffe und integriert Schnitttiefe sowie Vorschubgeschwindigkeit. Der zerspante Werkstoff wird über die Temperaturleitfähigkeit einbezogen, wobei in den Untersuchungen bewusst mit den Werkstoffen 42CrMo4 und AlZnMgCu1.5 variiert wurde. Das Wärmestromanteilsmodell wurde anh