CAMWear – Optimierung der CAM-Bahnplanung in der Fräsbearbeitung durch Grey-Box-Simulation von Werkzeugverschleiß

Um eine sichere und stabile Bearbeitung sowie eine ausreichende Qualität des Endprodukts zu gewährleisten, muss ein Bearbeitungswerkzeug oder eine Wendeschneidplatte bei Erreichen eines gewissen Verschleißgrades ersetzt werden. Die Verschleißgrenze ist dabei abhängig vom bearbeiteten Werkstück, den eingestellten technologischen Parametern, dem verwendeten Werkzeug, der Bearbeitungsstrategie sowie den Bedingungen an der Schneide (z.B. Zerspankraft). Aktuell obliegt die Entscheidung, ob ein Werkzeug noch verwendet und mit welchen Technologieparametern es eingesetzt werden kann, dem Maschinenbediener. Das dazu nötige Expertenwissen wird aktuellen in mühsamen, iterativen Prozessen aufgebaut und im Allgemeinen nicht zur Prozessoptimierung im Rahmen der Arbeitsvorbereitung zurückgeführt. Dadurch ergeben sich vor allem für KMU Wettbewerbsnachteile. Hierzu zählen Werkzeugengpässe innerhalb der Arbeitsvorbereitung, welche die Produktivität der Fertigung mindern, erhöhte Kosten für Bearbeitungswerkzeuge aufgrund ungünstiger Technologieparameter sowie Fehlkalkulationen des Werkzeugbedarfs im Rahmen der Angebotserstellung.
Im Forschungsvorhaben „CAMWear“ soll daher eine Methodik entwickelt werden, die auf Basis einer vorhandenen 5-Achs-Werkzeugbahn und weiteren technologischen Randbedingungen (z.B. Werkzeuggeometrie, Schneidstoff oder Werkstoff) den erwarteten Werkzeugverschleiß vorhersagen und darstellen kann. Diese kann anschließend innerhalb eines CAM-Moduls genutzt werden, um die beschriebene iterative Auslegungsmethode nach dem Prinzip »Versuch und Irrtum« durch eine wissensbasierte Prozessauslegung zu ersetzen. Hierdurch können KMU genaue Planungen und Kalkulationen bereits im Rahmen der Angebotserstellung und Bearbeitungsplanung durchführen, wodurch Engpässe und ungünstige Ressourceneinsätze innerhalb der Fertigung vermieden werden können. Damit kann die Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit gerade von KMU nachhaltig gesteigert werden.