Andreas Lange

• Die Interaktion zwischen Prozess, Werkzeug, Spindel und Maschine kann die erreichbare Bearbeitungsgenauigkeit spanender Bearbeitungsverfahren beeinflussen. Bei der spanenden Mikrobearbeitung sind die Größen- und Kraftverhältnisse zwischen Span, Werkzeug und Werkzeugmaschine im Vergleich zur spanenden Bearbeitung mit Werkzeuggrößen über einem Millimeter jedoch grundlegend unterschiedlich. Aufgrund dessen können dort gewonnene Erkenntnisse nicht ohne Weiteres für die spanende Mikrobearbeitung adaptiert werden. So gilt es für die spanende Mikrobearbeitung gesondert zu identifizieren, welche Effekte und Faktoren die erreichbare Bearbeitungsgenauigkeit beeinflussen. Die veränderten Größenverhältnisse, Eingriffsverhältnisse und eingesetzten Maschinenkomponenten erschweren jedoch eine experimentelle Untersuchung. Eine simulationsgestützte Analyse des Prozesses und der Maschinenkomponenten kann deshalb maßgeblich dazu beitragen, die Interaktion zwischen Prozess, Werkzeug, Spindel und Maschine bei der spanenden Mikrobearbeitung zu verstehen. Diese Arbeit präsentiert simulationsgestützte Methoden zur Analyse der Interaktion zwischen Prozess, Werkzeug, Spindel und Maschine bei der spanenden Mikrobearbeitung. Darauf aufbauend werden die Interaktion zwischen Spindelwelle und Elektromotor sowie die Interaktion zwischen Prozess, Werkzeug, Spindel und Maschine für das Mikrofräsen und Mikroschleifen untersucht. Zwischen der Spindelwelle und dem Elektromotor kann keine Interaktion identifiziert werden. Stattdessen liegt ein nicht vernachlässigbarer unidirektionaler Einfluss des Elektromotors auf die Spindelwelle vor. Ebenso konnte eine unidirektionale Beeinflussung des Werkzeugs durch die Werkzeugspindel ermittelt werden. Zwischen dem Prozess und dem Werkzeug kommt es zu einer Interaktion. Jedoch beschränkt sich diese Interaktion auf das Werkzeug, das heißt, die Spindelwelle wird nicht vom Werkzeug beeinflusst. Insgesamt zeigt sich, dass bei der spanenden Mikrobearbeitung nicht nur die Auftrennung der Werkzeugmaschine und des Spindel-Werkzeug-Systems zweckmäßig ist, sondern dass auch das Werkzeug und die Werkzeugspindel als separate Aspekte betrachtet werden müssen.
• Interactions between the process, tool, machine tool spindle, and machine can affect the process result of machining processes. In micro machining, the size and force ratio between chip, tool, and machine tool are fundamentally different compared to machining with tool diameters larger than one millimetre. Thus, it is necessary to identify which effects and factors influence the process result in micro machining. However, due to the aforementioned size effects, experimental investigations prove difficult. Therefore, a simulation-based analysis of the process and the machine components can significantly contribute to a deeper understanding of the interaction between the process, tool, machine tool spindle, and machine in micro machining. This thesis presents simulation-based methods for analyzing the interaction between the process, tool, machine tool spindle, and machine in micro machining. he interactions between the spindle shaft and electric motor, and micro milling and grinding with micro pencil grinding tools, are investigated. Results show a unidirectional influence of the electric motor on the spindle shaft and of the tool spindle on the tool. An interaction is only observed between the process and tool, meaning that the tool does not influence the spindle shaft. In summary, it can be seen that not only is it appropriate to separate the machine tool and the spindle-tool-system in micro machining, but that the spindle and the tool itself must also be considered as separate aspects.