Vorhersagemodell für den Energiebedarf bei der spanenden Bearbeitung für eine energieeffiziente Prozessgestaltung

Im Stand der Technik darauf eingegangen, wie wichtig Energie für den Menschen und die Produktion und somit auch für das Wirtschaftssystem ist. Es werden Gründe für den sinnvollen Umgang mit dieser wichtigen Ressource dargestellt sowie Möglichkeiten und aktuelle Maßnahmen aufgezeigt, welche zur Zeit unternommen werden, um mit einem geringeren Energieeinsatz zu produzieren. Als ein wichtiges Problem wird dargestellt, dass der Prozessplaner, welcher den Energiebedarf für eine konkrete Bearbeitung maßgeblich festlegt, nur wenig Wissen über die Auswirkungen seiner Entscheidungen hat. Als eines der Ziele dieser Arbeit wird ein Modell erstellt, welches es dem Prozessplaner auf einfache Art und Weise ermöglicht, den Energiebedarf für die geplante Bearbeitung bereits nach der Programmierung des Bauteils vorherzusagen. Um ein Modell zu erstellen, müssen im Vorfeld viele Messungen durchgeführt werden, um die Maschine und deren energetisches Verhalten möglichst genau abbilden zu können. Da für den kompletten Energiebedarf bei der Fertigung nicht nur die Maschine einen deutlichen Einfluss hat, sondern auch das Werkzeug verschleißt, wurden Messungen durchgeführt, mit denen es möglich ist, den Energiebedarf bei der Werkzeugherstellung, speziell für Vollhartmetall Bohrer und Wendeschneidplatten zu quantifizieren. Aus den ermittelten Leistungsdaten der Maschine wird ein Modell erstellt, welches als Eingangsgröße den NC-Datensatz des Prozessplaners hat. Mit diesem Modell kann der Energiebedarf für eine konkrete Bearbeitung auf der davor untersuchten Werkzeugmaschine sehr genau vorausgesagt werden. Im letzten Teil der Arbeit werden konkrete Anwendungsbeispiele angesprochen. Es werden die energetischen Unterschiede für die Bearbeitung einer Stufenbohrung mit einem Stufenbohrer und mit zwei konventionellen Bohrern dargestellt. Es wird gezeigt, wie der Einfluss der Werkzeugherstellung auf die Energiebilanz ist, wenn unterschiedliche Werkzeugkonzepte eingesetzt werden. Die energetischen Auswirkungen auf die Bearbeitung durch die Kühlschmierung werden aufgezeigt. Die Energiebilanz für eine Bohrbearbeitung mit zwei unterschiedlichen VHM-Bohrern mit zugehörenden Schnittparametern wird dargestellt. Im letzten Beispiel wird die Bearbeitung eines Bauteils energetisch optimiert.