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Dirk Biermann, Timo Bathe, Michael Kansteiner, Sebastian Goeke
c/o Institut für Spanende Fertigung Technische Universität Dortmund
Deutschland

Entwicklungen zur Leistungssteigerung tribologisch beanspruchter Bauteile durch Oberflächenfeinstbearbeitung

Entwicklungen zur Leistungssteigerung  tribologisch beanspruchter Bauteile  durch Oberflächenfeinstbearbeitung

Die gezielte Strukturierung tribologisch beanspruchter Funktionsflächen durch Honen und Finishen stellt eine effiziente Möglichkeit zur Steigerung der Leistungsfähigkeit und Lebensdauer hoch beanspruchter Bauteile dar. Der Honprozess bietet vielfältige Möglichkeiten die Oberflächentopographie und einzelne Materialanteilskenngrößen spezifisch einzustellen. Am Institut für Spanende Fertigung (ISF) der TU Dortmund werden insbesondere zum Kurzhubhonen mit Finishbändern, auch Bandfinishen, Microfinishen oder Superfinishen genannt, diverse Ansätze verfolgt, um die Leistungsfähigkeit von Bauteilen und Werkzeugen über die eigentliche Oberflächenstrukturierung hinausgehend zu steigern.

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Eberhard Abele, Thomas Heep, Philipp Feßler
PTW, TU Darmstadt
Deutschland

Laseradditiv gefertigter Drehhalter für die prozesssichere CO2-Schneestrahlkühlung - Einsatzverhalten von beschichtetem Hartmetall beim Drehen von Vermicularguss

Schneidstoffe sind bei der Bearbeitung schwer zerspanbarer Werkstofflegierungen einer erheblichen thermomechanischen Belastung ausgesetzt. Eine mögliche Technologie zur Steigerung des Einsatzverhaltens von beschichtetem Hartmetall ist die Verwendung einer kryogenen Prozesskühlung auf Basis von Kohlenstoffdioxidschnee (CO2-Schnee). Rückstandsfreie Sublimation der zugeführten Trockeneispartikel, erhebliche Reduktion der thermischen Schneidstofflast sowie Kosteneinsparungen bei Kühlschmierstoffwartung und -entsorgung sind wesentliche Verfahrensvorteile dieser Kühlmethodik. Zur Erhöhung der industriellen Akzeptanz und darüber hinaus zur Realisierung einer prozesssicheren, integrationsfähigen und zielgerichteten Versorgung thermisch hochbelasteter Schneidstoffbereiche mit CO2-Schnee können additiv gefertigte Werkzeugkomponenten einen entscheidenden Beitrag leisten. Daher wird im folgenden Artikel ein additiv gefertigter Drehhalter vorgestellt, welcher die simultane Versorgung von Span- und Freifläche mit CO2-Schnee ermöglicht. Dieses innovative Werkzeugkonzept soll zukünftig nicht nur die ökologische Nachhaltigkeit, sondern auch die Produktivität anspruchsvoller Zerspanungsaufgaben verbessern.
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B. Denkena, T. Grove, A. Krödel
Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover
Deutschland

Schneidkantenmikropräparation an pCBN-Werkzeugen mittels Kurzpulslaser

Abbildungen: IFW Uni Hannover, DMG
Abbildungen: IFW Uni Hannover, DMG

Einleitung

Polykristallines kubisches Bornitrid (pCBN) ist neben Diamant der zweithärteste Werkstoff. Aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften, insbesondere bei hohen Temperaturen, wird pCBN in der Zerspanung gehärteter Stähle, der Bearbeitung von Superlegierungen sowie der Gussbearbeitung eingesetzt. Aufgrund der hohen Festigkeit des Schneidstoffs gestaltet sich die formgebende Bearbeitung mit mechanischen Verfahren, beispielsweise dem Schleifen [1], ressourcen- und kostenaufwändig. Hieraus resultieren aktuell bis zu 20-fach höhere Kosten für pCBN-Werkzeuge gegenüber vergleichbaren Hartmetallwerkzeugen. Um derartige Kostenunterschiede zu rechtfertigen, müssen pCBN-Werkzeuge eine deutlich erhöhte Leistungsfähigkeit gegenüber Hartmetallwerkzeugen aufweisen. Eine Möglichkeit die Leistungsfähigkeit zu steigern, besteht in der anwendungsspezifischen Auslegung der Schneidkantenmikrogeometrie [2, 3]. Die heute eingesetzten mechanischen Verfahren zur Schneidkantenpräparation wie Bürstspanen, Schleppschleifen oder Mikrostrahlen weisen aufgrund der hohen mechanischen Festigkeit von pCBN einen erhöhten Verschleiß auf, wodurch die Wirtschaftlichkeit und Prozesssicherheit eingeschränkt wird.

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Eckart Uhlmann, Bartek Stawiszynski, Falk Protz
Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb der TU Berlin
Deutschland

Siliziumnitride für die Anwendung als CVD-diamantbeschichtetes Vollkeramikfräswerkzeug bei der Zerspanung von modernen faserverstärkten Kunststoffen

Abbildungen: IWF

Die Zerspanung von faserverstärkten Kunststoffen (FVK) stellt eine der aktuellsten Herausforderungen in der Werkzeugherstellung dar. Neue Schneidstoffe und -geometrien werden entwickelt, um die spanende Bearbeitung dieser modernen Hochleistungswerkstoffe zu ermöglichen. Heutzutage werden üblicherweise unbeschichtete bzw. beschichtete Hartmetallwerkzeuge in der verarbeitenden Industrie eingesetzt, die ein nachteiliges Einsatzverhalten (z. B. hohe Schneidkantenverrundung oder Freiflächenverschleiß) nach bereits kurzer Prozesszeit aufweisen. Am Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb der TU Berlin (IWF) wird eine Alternative zum Schneidstoff Hartmetall für die Zerspanung von FVK angewendet. Verschiedene Sorten von Siliziumnitrid werden auf ihre Schneidgeometriegestaltbarkeit überprüft und der erfolgversprechendste Typ im Einsatz als CVD-diamantbeschichtetes Vollkeramikwerkzeug beim Umfangfräsen von FVK untersucht. Die Ergebnisse der Verschleißanalyse werden dargestellt.

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Ekrem Özkaya, Sebastian Michel, Dirk Biermann
Institut für Spanende Fertigung Technische Universität Dortmund
Deutschland

Strömungsanalyse der Kühlschmierstoffverteilung in der Kontaktzone beim Wendeltiefbohren

Abbildungen: ISF

Beim Wendeltiefbohren erfolgt die Zufuhr des Kühlschmierstoffes über zwei innere Kühlkanäle, die gewährleisten sollen, dass der Kühlschmierstoff möglichst nah an die Schneiden herangeführt werden kann, um so den thermischen und mechanischen Belastungen entgegenzuwirken. Für die Untersuchung der Kühlschmierstoffverteilung wurde in diesem Beitrag die Computational Fluid Dynamics (CFD)-Simulation eingesetzt und die numerischen Ergebnisse der Strömungsverhältnisse mit Ergebnissen aus experimentellen Versuchen validiert. Für die Versuche wurde die am Institut für Spanende Fertigung (ISF) der Technischen Universität Dortmund entwickelte Methode der Hochgeschwindigkeitsspanbildungsanalyse eingesetzt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Kühlschmierstoff-Strömung abgelenkt wird und der Kühlschmierstoff kaum an die Schneiden des Wendeltiefbohrers herangeführt wird.

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