Grundlagen zur FEM-basierten Auslegung beschichteter Zerspanwerkzeuge

Die Leistungsfähigkeit von Zerspanwerkzeugen kann durch den Einsatz applikationsspezifischer Beschichtungen signifikant gesteigert werden. Allerdings ist deren Auslegung mit einem hohen Kosten-, Zeit- und Ressourcenaufwand verbunden. Dies ist auf Wissensdefizite über den Einfluss der Schichteigenschaften auf die tribologischen Wirkmechanismen während der Zerspanung zurückzuführen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde daher anhand experimenteller Zerspan- und Modellverschleißuntersuchungen sowie simulativer Parameterstudien auf Basis der Finite-Elemente-Methode ein Verständnismodell der fundamentalen Wirkmechanismen im Tribosystem der Zerspanung mit beschichteten Werkzeugen erarbeitet. Dieses umfasst die Ursache-Wirkungs-Beziehung zwischen den Schichteigenschaften, dem lokalen thermomechanischen Belastungskollektiv, der Reibung und dem resultierenden Verschleiß. Abschließend wurden die Erkenntnisse dieser Arbeit in Form von Simulationsmodellen zur Prognose des kontinuierlichen Schichtverschleißes sowie des spannungsinduzierten Schichtversagens zusammengeführt.