Trennschleifen von CFK-Schalenbauteilen mit räumlich gekrümmten Konturen:
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Hamburg
Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Produktionsmanagement und -technik
2016
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis iii
Abkürzungsverzeichnis vii
1 Einleitung 1
2 Maschinelle Bearbeitung von CFK 3
2 1 Eigenschaften von Faserverbundwerkst offen 3
2 2 Bearbeitung von Faserverbundwerkstoffen 6
221 Bearbeitung mit zylinderförmigen Werkzeugen 6
222 Bearbeitung mit scheibenförmigen Werkzeugen 8
223 Alternative Trennverfahren 10
224 Bewertung der verfügbaren Trenntechnologien 11
2 3 Prozesskette der Bearbeitung 13
231 Kollisionsdetektion 14
232 Objektmodellierung zur Kollisionsdetektion 14
233 Materialabtragssimulation 15
2 4 Thermische Untersuchung von Zerspanprozessen 18
3 Mathematische Grundlagen 19
3 1 Homogene Koordinaten und Transformation 19
311 Koordinatensysteme 19
312 Homogene Koordinaten 19
313 Homogene Transformation 20
3 2 Geometriedefinition 22
321 Bezier-Kurven 23
322 B-Spline-Kurven 24
323 NURBS 26
3 3 Minimierung mit Levenberg-Marquardt-Algorithmus 29
3 4 Methoden zur Modellierung der Kontaktzonentemperatur beim Schleifen 31
341 Inverses Wärmeleitungsproblem (IHCP) 31
342 Finite Differenzen Methode 31
Inhaltsverzeichnis
4 Zielsetzung 33
4 1 Lösungsansatz und Aufbau der Arbeit 34
5 Objektmodellierung der Bearbeitungsszene 37
5 1 Modellaufbau 37
511 Werkstück 37
512 Trennscheibe 39
5 2 Kollisionsdetektion 40
521 Aufbereitung der 3D-Objekte 40
522 Methode zur Kollisionsdetektion 43
523 Methode zur Abstandsberechnung zwischen Punkt/NURBS-Fläche 47
5 3 Materialabtragssimulation für die Umrissbearbeitung 49
531 Anpassung des Nutprofils 50
6 Bestimmung der Cutter Location 53
6 1 Linienkontakt 55
611 Geometriemerkmale der Trennscheibe 56
612 Berechnungsalgorithmus 56
6 2 Drei-Punkt-Kontakt 58
621 Werkzeuggeometrie 58
622 Kontaktzonen 59
623 Werkzeugneigung 61
624 Werkzeugweg 62
625 Analytische CL-Berechnung der Trennscheibe an 2D-Strukturen 63
626 Numerische CL-Berechnung der Trennscheibe an 3D-Strukturen 64
627 Startwertbestimmung 72
628 Stützstellensprünge 74
6 3 Geometrische Verfahrensgrenzen 75
631 Basiskontursegmente 75
632 Übergänge zwischen Verfahrensvarianten 77
633 Übergänge zu komplementären Prozessen 77
634 Profilfehler 78
635 Profilfehler durch falsche Werkzeugmaße 80
7 Erweiterung des Postprozessors 83
7 1 Vorwärtskinematik 84
7 2 Rückwärtskinematik ohne Winkelaggregat 86
7 3 Rückwärtskinematik mit Winkelaggregat 86
7 4 Positionsbestimmung für kartesische Achsen 89
7 5 Arbeitsraumbegrenzung 90
Inhaltsverzeichnis
iii
8 Kinematische Untersuchung des Schleifprozesses 91
8 1 Mustergeometrie 91
811 2D-Musterkontur A und B 91
812 3D-Musterbauteil 92
8 2 Schnittkonturanalyse 93
821 Musterkontur A 93
822 Musterkontur B 97
823 3D-Musterbauteil 105
824 Allgemeine lokale Konturmerkmale 110
9 Technologische Untersuchung des Schleifprozesses 113
9 1 Untersuchungsansatz 114
9 2 Direktes Wärmeleitungsmodell 115
921 Bekannte Modellparameter und Randbedingungen 117
922 Unbekannte Modellparameter und Randbedingungen 118
923 Simulation des Schnittexpei iments 118
9 3 Versuchstechnik und -durchführung 119
931 Messaufbau 119
932 Messtechnik 120
933 Versuchsplan 121
934 Datenaufbereitung 123
9 4 Untersuchung der Prozesskräfte 127
941 Einfluss der Schnitttiefe ap 127
942 Einfluss der rel Achshöhe hi/rwz und des Winkels 6Uoffset 127
943 Einfluss Vorschubgeschwindigkeit cf und Schnittgeschwindigkeit vc 129
944 Schnittleistung beim Trennschleifen von unidirektionalem CFK 131
9 5 Untersuchung der thermischen Systemeigenschaften 132
951 Konvektion an der rotierenden Trennscheibe 132
952 Wärmestromaufteilung 133
953 Schätzung der Schnittleistungsdynamik 135
954 Maximaltemperaturen 137
955 Temperaturextrapolation 138
956 Fehlerbetrachtung 139
10 Zusammenfassung und Technologiebewertung 141
10 1 Ausblick 143
Literaturverzeichnis
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