Praveen Sridhar

• In this thesis, material removal mechanisms in grinding are investigated considering a gritworkpiece interaction as well as a grinding-wheel workpiece interaction. In grit-workpiece interaction in a micrometer scale, single grit scratch experiments were performed to investigate material removal mechanism in grinding namely rubbing, plowing, and cutting. Experiments performed were analyzed based on material removal, process forces and specific energy. A finite element model is developed to simulate a single-grit scratch process. As part of the development of the finite element scratch model a 2D and 3D model is developed. A 2D model is utilized to test material parameters and test various mesh discretizational approaches. A 3D model undertaking the tested material parameters from the 2D model is developed and is tested against experimental results for various mesh discretization. The simulation model is validated based on process forces and ground topography from experiments. The model is also further scaled to simulate multiple grit-workpiece interaction validated against experimental results. As a final step, simulation models are developed to simulate material removal, due to the interaction of grinding wheel and workpiece. A developed virtual grinding wheel topographical model is employed to display an approach, to upscale a grinding process from grit-workpiece interaction to wheel-workpiece interaction. In conclusion, practical conclusions drawn and scope for future studies are derived based on the developed simulation models.
• In dieser Arbeit werden die Mechanismen des Materialabtrags beim Schleifen untersucht, wobei sowohl die Wechselwirkung zwischen Korn und Werkstück als auch die Wechselwirkung zwischen Schleifscheibe und Werkstück berücksichtigt wird. Bei der Korn-Werkstück-Wechselwirkung im Mikrometermaßstab wurden Experimente mit einem einzelnen Korn durchgeführt, um die Mechanismen des Materialabtrags beim Schleifen zu untersuchen: Reiben, Pflügen und Schneiden. Die durchgeführten Experimente wurden anhand des Materialabtrags, der Prozesskräfte und der spezifischen Energie analysiert. Es wurde ein Finite-Elemente-Modell entwickelt, um einen Ein-Korn-Ritzprozess zu simulieren. Als Teil der Entwicklung des Finite- Elemente-Ritzmodells wird ein 2D- und 3D-Modell entwickelt. Ein 2D-Modell wird verwendet, um die Materialparameter zu testen und verschiedene Ansätze zur Netzdiskretisierung zu prüfen. Ein 3D-Modell, das die getesteten Materialparameter aus dem 2D-Modell übernimmt, wird entwickelt und mit experimentellen Ergebnissen für verschiedene Maschendiskretisierungen getestet. Das Simulationsmodell wird anhand der Prozesskräfte und der Werkstück topografie aus den Experimenten validiert. Das Modell wird auch weiter skaliert, um die Wechselwirkung zwischen mehreren Körnern und Werkstücken zu simulieren, die anhand der experimentellen Ergebnisse validiert werden. In einem letzten Schritt werden Simulationsmodelle entwickelt, um den Materialabtrag zu simulieren, der durch die Wechselwirkung von Schleifscheibe und Werkstück entsteht. Eine entwickelte virtuelle Schleifscheibentopographiemodell wird verwendet, um einen Ansatz zur Hochskalierung eines Schleifprozesses von der Korn-Werkstück-Interaktion zur Scheibe-Werkstück-Interaktion aufzuzeigen. Abschließend werden auf der Grundlage der entwickelten Simulationsmodelle praktische Schlussfolgerungen gezogen und Möglichkeiten für künftige Untersuchungen abgeleitet.