Simulation des achsparallelen Drefräsens

Grundlagen

Grundlage für die mathematische Modellierung des Drehfräsprozesses bildet eine einfache Simulationsrechnung. Zu festen, äquidistanten Zeitpunkten werden die Positionen von Werkstück und Werkzeug relativ zueinander berechnet. Damit kann entschieden werden, ob eine der Werkzeugschneiden sich zum gegebenen Zeitpunkt im Eingriff befindet, und wie groß in diesem Fall der Querschnitt des dabei entstehenden Spans ist. Die mit Hilfe des Querschnitts berechneten Zerspankräfte sowie mit einem geeigneten Modell, das die Steifigkeitseigenschaften des Werkzeugs wiedergibt, können die auftretenden Verformungen ermittelt werden. Diese führen zu einer Verlagerung der Werkzeugschneiden gegenüber der reinen Prozeßkinematik und verändern den Spanquerschnitt.

Schema der numerischen Modellrechnung

Systemanforderungen

Zur Benutzung der Simulation benötigt man

Im Zeitalter der PCs mit Gigabyte/Gigahertz-Ausstattung wären diese Anforderungen an die Hardware eigentlich ein Witz. Ob das Betriebssystem aber auf aktueller Hardware noch lauffähig ist? Zum Glück gibt es Emulatoren, das Ganze läuft nachweislich unter Oracle's Virtualbox.
Wie man damit die Simulation wieder zum Leben erweckt, habe ich in einem anderen Artikel beschrieben: Virtualisierung von OS/2

Lizenzvereinbarungen

Der Autor verfolgt mit dem Simulationsprogramm keine kommerziellen Interessen. Es wird daher unter den Bedingungen der GNU General Public License (GPL) vertrieben.

Systemkomponenten

Die Simulationssoftware besteht aus den folgenden Teilkomponenten (clicken Sie auf eines der Symbole um eine kurze Beschreibung der jeweiligen Komponente zu erhalten):

Programm diskret.exe Das eigentliche Simulationsprogramm
Programm perthen.exe Auswerteprogramm zur Ermittlung der Rauhheit in Umfangsrichtung der in der Simulation bearbeiteten Werkstücke.
Programm tally.exe Auswerteprogramm zur Ermittlung der Rundheit der in der Simulation bearbeiteten Werkstücke.
Programm id_os2.exe Programm zur Identifizierung von Parametern mit Hilfe der Householder-Transformation.
Programm schnitt.exe Simples Hilfsprogramm, mit dessen Hilfe man aus überlangen Textdateien Teile herausschneiden kann.

Die Quelltexte der einzelnen Programme sind jeweils in einem eigenen Verzeichnis untergebracht. Die Dokumentation des Quelltextes ist (für mein dafürhalten) relativ ausführlich geraten, jedoch ist es möglich, dass während der Evolution der Subroutinen und Methoden sich die diesen vorangestellte Dokumentation und das Programm auseinanderentwickelten.

Eine detaillierte Beschreibung der mathematischen Grundlagen der Simulation ist in meiner Dissertation gegeben. Diese ist 1996 im Shaker-Verlag erschienen (eine Online-Ausgabe ist wegen des bestehenden Verlagsvertrags an dieser Stelle nicht möglich).

Download

Nach all den langen Vorreden nun der Download des Archivs (ca. 760 kByte)
Drehfräsen

Was soll das?

Ein Warnhinweis ist angebracht: Beim Blick in die Quelltexte bitte nicht in Ohnmacht fallen! Das Simulationsprogramm war einer meiner ersten Gehversuche in der Sprache C++ und richtig warm bin ich mit der Sprache nie geworden. Das Programm wuchs parallel zum Rest meiner Dissertation und die Weiterentwicklung wurde genau in dem Moment eingestellt, als alles berechnet war, was diesem Rahmen berechnet werden sollte. Das Ergebnis ist weder aesthetisch noch fehlerfrei.

Warum steht also dieses Programm im Internet und vergeudet nutzlos Speicherplatz auf dem Server? Während der Entstehung der Dissertation habe ich es immer als Mangel empfunden, zwar Literatur über ähnliche Simulationsrechnungen lesen zu können, ein Blick in die technische Umsetzung werfen war aber nie möglich. Vielleicht ist der vom mir gewählte Ansatz für andere Doktoranden von Interesse und sei es auch nur als abschreckendes Beispiel.