Die FEM-Modellierung als moderner Ansatz zur Untersuchung von Zerspanprozessen

Kurzfassung Der 1. Teil der Artikelreihe „Modellierung von Zerspanprozessen“ beschäftigte sich mit der Modellierung der thermomechanischen Wechselwirkungsprozesse zwischen Werkzeug und Werkstück bei der Erstellung von FEM-Modellen des Zerspanprozesses. Der 2. Teil hatte die Realisierung der Bruchkriterien beim Modellieren der Zerspanprozesse für unterschiedliche Metalle und Legierungen zum Inhalt und im 3. Teil wurden thermomechanische Materialmodelle zur Modellierung von Zerspanprozessen vorgestellt. Der hier vorliegende 4. und letzte Teil stellt die FEM-Modellierung im Allgemeinen als einen modernen und aktuellen Ansatz zur Untersuchung und Optimierung von Zerspanprozessen vor. Es werden die allgemeinen Aufgaben und Vorgehensweisen zur Erstellung der Zerspanmodelle, ihre Lösung, die Interpretation der Ergebnisse sowie die weitere Optimierung der Modelle behandelt. Außerdem werden die Vor- und Nachteile der für die Modellierung der Zerspanprozesse eingesetzten Software dargestellt und analysiert. Weiter wird auf die Wichtigkeit der richtigen Wahl der Modellparameter und der getroffenen Annahmen verwiesen.

[1]  Srinivasan Chandrasekar,et al.  Machining as a Wedge Indentation , 2000 .

[2]  Fei Wang,et al.  The modelling of multi‐fracturing solids and particulate media , 2004 .

[3]  Jean-Loup Chenot,et al.  NUMERICAL SIMULATION OF CONTINUOUS CHIP FORMATION DURING NON‐STEADY ORTHOGONAL CUTTING , 1993 .

[4]  S. M. Athavale,et al.  A Partially Constrained Eulerian Orthogonal Cutting Model for Chip Control Tools , 1997 .

[5]  O. Zienkiewicz,et al.  Finite elements and approximation , 1983 .

[6]  Henry T. Y. Yang,et al.  Experimental and finite element simulation methods for rate‐dependent metal forming processes , 1991 .

[7]  Tuğrul Özel,et al.  Finite element modeling the influence of edge roundness on the stress and temperature fields induced by high-speed machining , 2007 .

[8]  Tuğrul Özel,et al.  The influence of friction models on finite element simulations of machining , 2006 .

[9]  O. W. Dillon,et al.  Thermo-Viscoplastic Modeling of Machining Process Using a Mixed Finite Element Method , 1996 .

[10]  Jaroslav Mackerle,et al.  Finite-element analysis and simulation of machining: a bibliography (1976–1996) , 1999 .

[11]  D. T. Lee,et al.  Two algorithms for constructing a Delaunay triangulation , 1980, International Journal of Computer & Information Sciences.

[12]  Elisabetta Ceretti,et al.  Simulation of Metal Flow and Fracture Applications in Orthogonal Cutting, Blanking, and Cold Extrusion , 1997 .

[13]  William Altenhof,et al.  An eulerian finite-element model for determination of deformation state of a copper subjected to orthogonal cutting , 2004 .

[14]  Taylan Altan,et al.  Determination of flow stress for metal cutting simulation : a progress report , 2004 .

[15]  Toshiyuki Obikawa,et al.  Computational machining of titanium alloy : Finite element modeling and a few results , 1996 .

[16]  J. Strenkowski,et al.  A Finite Element Model of Orthogonal Metal Cutting , 1985 .

[17]  Thomas Childs,et al.  Metal Machining: Theory and Applications , 2000 .

[18]  Matthew L. Staten,et al.  Advancing Front Quadrilateral Meshing Using Triangle Transformations , 1998, IMR.

[19]  Hossam A. Kishawy,et al.  An exploration of friction models for the chip–tool interface using an Arbitrary Lagrangian–Eulerian finite element model , 2008 .

[20]  Wing Kam Liu,et al.  Nonlinear Finite Elements for Continua and Structures , 2000 .

[21]  Wit Grzesik,et al.  Advanced Machining Processes of Metallic Materials: Theory, Modelling and Applications , 2008 .

[22]  I. S. Jawahir,et al.  PREDICTIVE MODELING OF MACHINING PERFORMANCE IN TURNING OPERATIONS , 1998 .

[23]  Jaroslav Mackerle,et al.  Finite element analysis and simulation of machining: an addendum: A bibliography (1996–2002) , 2003 .

[24]  Uwe Heisel,et al.  Bruchmodelle für die Modellierung von Zerspanprozessen , 2009 .

[25]  J. Paulo Davim,et al.  Machining : fundamentals and recent advances , 2008 .

[26]  Fritz Klocke,et al.  2D-FEM SIMULATION OF THE ORTHOGONAL HIGH SPEED CUTTING PROCESS , 2001 .

[27]  J. T. Black,et al.  An Evaluation of Chip Separation Criteria for the FEM Simulation of Machining , 1996 .

[28]  U. Heisel,et al.  Thermomechanische Materialmodelle zur Modellierung von Zerspanprozessen , 2009 .

[29]  M. Ortiz,et al.  Modelling and simulation of high-speed machining , 1995 .

[30]  Erol Zeren.  Finite Element Analysis of The Influence of Edge Roundness on The Stress and Temperature Fields Induced by High Speed Machining , 2006 .