Analytische Berechnung der Flankengestalt beim Nutenfräsen

Das Nutenfräsen mit gedrallten Schaftfräsern ist ein komplexer Vorgang. Die genaue Kenntnis der Vorgänge an den einzelnen Schneidenpunkten ermöglicht eine Voraussage der resultierenden Flankenform. Dadurch wird die Anzahl von Versuchen, die notwendig sind, um einen Prozess einzufahren, reduziert, wodurch Zeit und Kosten eingespart werden. In dieser Arbeit werden die einzelnen Vorgänge beim Nutenfräsen analysiert und aus den Erkenntnissen ein Algorithmus zur Vorhersage der Nutflankengeometrie entwickelt. Beim Fräsen gerader Nuten führt jeder Schneidenpunkt einen unterbrochenen Schnitt entlang einer trochoidenförmigen Bahn aus, und während des Schnittes variiert die (Wirk-) Spanungsdicke. Die Kräfte, die auf den Fräser wirken, sind für jeden Schneidenpunkt von der Entfernung zur Fräserspitze abhängig und variieren zudem im Laufe einer Umdrehung. Aufgrund der Fräsergeometrie ist die Steifigkeit abhängig von der Kraftrichtung und es tritt für den Zweischneider schiefe Biegung auf. Diese Vorgänge werden mathematisch erfasst und als Algorithmus programmiert. Der Algorithmus wird durch Messungen der Kräfte beim Nutenfräsen und durch die Erfassung der Flankengeometrien von gefrästen Nuten validiert. Der Werkstoff ist die Aluminiumlegierung AlCuMg1 F40. Der Einfluss des Werkzeuges, des Zahnvorschubes und der Schnittgeschwindigkeit auf die Flankengeometrie werden zusätzlich untersucht. Der Vergleich zwischen den berechneten und den gemessenen Nutflankengeometrien zeigt, dass der entwickelte Algorithmus in der Lage ist, die Flankengeometrie zu berechnen.