Virtual-Reality-gestützte Kinematik- und Materialabtragssimulation für Fräsmaschinen mittels Hardware-in-the-Loop

In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, wie eine Simulationsumgebung zur realitätsnahen Prüfung von NC-Programmen mit Hilfe der Virtual-Reality-(VR)-Technologie realisiert werden kann. Dabei ist die reale NC-Steuerung, die sich beispielsweise an der Werkzeugmaschine befindet, auf der später das Werkstück gefertigt werden soll, Bestandteil der Simulation.
Es werden zwei Konzepte für eine effiziente Ankopplung der NC-Steuerung an die Simulationsumgebung vorgestellt. Durch die Anbindung der realen NC-Steuerung an die Simulationsumgebung verfährt das virtuelle Maschinenmodell realitätsnah nach den direkten Vorgaben der NC-Steuerung. Neben der Umsetzung der Verfahrbewegungen der einzelnen Achsen des VR-Modells wird ein Konzept vorgestellt, wie sich eine echtzeitfähige VR-Materialabtragssimulation am Werkstück direkt mit flächenbasierten VR-Modellen realisieren lässt. Zusätzlich wird eine Materialabtragssimulation erarbeitet, die eine exakte Bewertung der NC-Programme nachträglich im CAD erlaubt.
Anhand realer Zerspanversuche auf einer 3-Achs-Fräsmaschine wird die entwickelte Methodik verifiziert.