Modellbildung des Tauchgleitschleifens zur Abtrag- und Topografievorhersage an komplexen Geometrien

In dieser Arbeit wurde die Modellierung des Tauchgleitschleifprozesses mittels der Diskreten Elemente Methode (DEM) zur quantitativen Betrachtung lokaler Prozesskenngrößen, sowie die Entwicklung von lokalem Materialabtrag und Rauheitsveränderungen am Werkstück betrachtet.Zur Sicherstellung der quantitativen Aussagefähigkeit der Simulation wurden Experimente zur Validierung von lokalen Drücken und Geschwindigkeiten auf der Werkstückoberfläche sowie Messungen der Mediaverteilung im Prozess durchgeführt. Mit ringförmigen Proben erfolgte eine simulative Ermittlung von lokalen Drücken und Geschwindigkeiten in einem breiten Prozessstellgrößenfenster. Experimente an Prozesspunkten mit konstantem Druck und variierter Geschwindigkeit und umgekehrt erlaubten die Ableitung eines bereichsweise gültigen Abtrag- und Rauheitsmodells. Letzteres wurde anhand einer Turbinenschaufel validiert. Im Gültigkeitsbereich des Modells konnte grundsätzlich eine Übereinstimmung an 65 % der betrachteten Punkte erreicht werden. Bei Vernachlässigung von Bereichen mit Geschwindigkeiten kleiner als 0,3 m/s, ergab sich eine Übereinstimmung von 90 %. Hinsichtlich der Prozessauslegung im Tauchgleitschleifen zeigt diese Arbeit erstmalig eine allgemeingültige Vorgehensweise zur Charakterisierung und Modellierung und es gelang eine prozesskenngrößenbasierte Analyse des Abtrags und der Rauheit sowie eine darauf basierende Ableitung eines Modells zur Vorhersage dieser Größen. Der hier gewählte Ansatz ist dabei gänzlich neu und direkt übertragbar auf weitere Mediavarianten. Er bietet die Grundlage zur vollständig digitalen Vorhersage der Bearbeitungsprozesse in Gleitschleifverfahren und die Möglichkeit zur signifikanten Reduktion des versuchsbasierten Aufwands zur Prozessauslegung.