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Artikel mit den Schlüsselbegriffen PROZESSBESCHREIBUNG

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Michael Schneeweiß, Jan Glühmann, Hans-Jürgen Schlindwein
Westsächsische Hochschule Zwickau Fakultät Automobil- und Maschinenbau Institut für Produktionstechnik IfP
Deutschland

Kühlschmierstoffe verbessern die Zerspanung von Faserverbundkunststoffen

Abbildungen: IfP
Abbildungen: IfP

Der Einsatz geeigneter Emulsionen als Kühlschmierstoff bei der Bearbeitung von Faserverbundkunststoffen wie CFK oder GFK zeigt deutliche Vorteile gegenüber der bisher etablierten Trockenbearbeitung. Dabei kann nicht nur der Werkzeugverschleiß deutlich reduziert, sondern ebenfalls die Bauteilqualität gesteigert werden. Kritische Defekte wie Schichtablösungen, Faserausrisse oder aber -überstände werden vermieden bzw. treten diese erst nach erheblich längeren Bearbeitungszeiten auf. Weiterhin ergeben sich positive Effekte hinsichtlich Gesundheitsschutz und Maschinensicherheit.

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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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Eckart Uhlmann, Dirk Oberschmidt, Stephanie Frenzel, Julian Polte
Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb der TU Berlin
Deutschland

Methode zur Erfassung von Temperaturen in der Diamantschneide

Thermomechanische und vor allem chemische Verschleißmechanismen beeinflussen die Kontaktflächen unmittelbar zwischen dem Diamantwerkzeug und dem Werkstück bei der Ultrapräzisions(UP)-Zerspanung. Dabei handelt es sich um ein bereits häufig untersuchtes Phänomen in Bezug auf die Stahlzerspanung, jedoch nicht hinsichtlich der Zerspanung vermeintlich „diamantzerspanbarer“ weicher Buntmetalle, wie Aluminium oder Kupfer. Innerhalb des UP-Prozesses hängen arithmetische Mittenrauwerte Ra und Peak-to-Valley-Werte P-V in hohem Maße von dem Verschleißzustand des Diamantwerkezuges ab. Die Werkzeugtemperatur  ϑ ist hierbei als noch nicht hinreichend untersuchte Prozessgröße für die ganzheitliche Betrachtung des auftretenden Diamantverschleißes zu sehen [2]. Darüber hinaus können die gewonnenen Temperaturdaten dazu dienen, bestehende Temperaturmodelle anzupassen, wenn nicht sogar zu korrigieren [2]. Bisher basiert der Werkzeugwechselzeitpunkt tWW vorrangig auf systematischen Werkzeugwechseln, veranlasst aufgrund der erzeugten Oberfläche, des ersichtlichen Werkzeugzustandes oder individueller Erfahrung des Maschinenbedieners. Es ist anzunehmen, dass eine kosteneffiziente UP-Zerspanung mit einem optimalen Werkzeugwechselzeitpunkt tWW basierend auf Temperaturdaten erzielt werden kann. Im Gegensatz zur Makrozerspanung ist derzeit in der UP-Zerspanung kein aussagekräftiges Online-Monitoring für Diamantwerkzeuge verfügbar. Der aktuelle Mangel an geeigneten Temperaturmessmethoden hinsichtlich Baugröße, Auflösung und Ansprechzeit ist Ausgangspunkt für das hier vorgestellte Grundlagenforschungsprojekt, welches durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wird.
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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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