Adaption des Trockenbohrens über thermomechanische Modellierung zur Erhöhung der Fertigungsgenauigkeit

The adaptation of dry drilling using thermo-mechanical modeling to increase production accuracy

  • In der vorliegenden Arbeit wird ein nummerischer Ansatz für die Prognose des thermischen Wachstums und der zu erwartenden Deformationen von Werkstücken beim Bohren entwickelt. Bereits während der Fertigungsplanung wird die Kompensation des thermischen Wachstums und der Deformation durch die Steuerung ermöglicht. Hierdurch erfolgt ein großer Schritt in Richtung höherer geometrischer Genauigkeit des thermisch stark belasteten Bohrprozesses. Für die Untersuchung der Deformation waren die thermischeIn der vorliegenden Arbeit wird ein nummerischer Ansatz für die Prognose des thermischen Wachstums und der zu erwartenden Deformationen von Werkstücken beim Bohren entwickelt. Bereits während der Fertigungsplanung wird die Kompensation des thermischen Wachstums und der Deformation durch die Steuerung ermöglicht. Hierdurch erfolgt ein großer Schritt in Richtung höherer geometrischer Genauigkeit des thermisch stark belasteten Bohrprozesses. Für die Untersuchung der Deformation waren die thermischen und die thermomechanischen Vorgänge zu analysieren. Die Modellierung der thermischen Beanspruchungen ist mittels der FE-Simulation durchgeführt und validiert worden. Hierbei stand die Optimierung des Rechenaufwandes bei großer Robustheit des FE-Modells im Vordergrund. Die thermomechanische Modellierung erfolgte unter der Maßgabe, ein komplexes Bauteil thermisch planbar zu machen. Die im Vorfeld ermittelten thermischen Parameter dienten der Simulation und Validierung der Lagetoleranzen. Auf deren Basis ist eine Kompensationsstrategie, bestehend aus einer den Prozessparametern angepassten Prozessfolge, entwickelt worden. Anhand von experimentellen Untersuchungen konnte die entwickelte Methodik verifiziert werden.show moreshow less
  • In the present work, a numerical approach is developed to predict the thermal expansion and the expected deformation in workpieces as a result of drilling. The compensation of the thermal expansion and the deformation through the control is enabled during the production planning, which signifies a big step towards geometrical precision of the thermally heavy-loaded drilling process. Thermal and thermo-mechanical processes were analyzed in order to study the distortion. FE simulation was used to In the present work, a numerical approach is developed to predict the thermal expansion and the expected deformation in workpieces as a result of drilling. The compensation of the thermal expansion and the deformation through the control is enabled during the production planning, which signifies a big step towards geometrical precision of the thermally heavy-loaded drilling process. Thermal and thermo-mechanical processes were analyzed in order to study the distortion. FE simulation was used to model and verify the thermal load. Here, optimization of the time required for computing with great robustness of the FE model took priority. Thermo-mechanical modeling was conducted to make the thermal design of a complex workpiece possible. The previously calculated thermal parameter was used to simulate and validate the positional tolerance, which was then used to develop a compensation strategy. This strategy consists of one of the process parameters of the adapted process sequences. The method so developed was verifiable through experiments.show moreshow less

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Metadaten
Author: Anas Al Jourdi
URN:urn:nbn:de:kobv:83-opus-33968
Advisor:Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckert Uhlmann
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2012/01/30
Publishing Institution:Technische Universität Berlin
Granting Institution:Technische Universität Berlin, Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme
Date of final exam:2011/06/17
Release Date:2012/01/30
Tag:Bohren; Fertigung; Modellierung; Thermisch
Drilling; Modeling; Production; Thermal
Institutes:Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb
Dewey Decimal Classification:620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht mit Print on Demand (u.a. für Dissertationen empfohlen)