Herausforderungen in der Zerspanung

Abrahams, H.1, a; Feldhoff, M.1, b; Machai, C.1, c; Upmeier, T.1, d; Hartmann, H.1, e; Tiffe, M.1, f; Zabel, A.1, g

1)
Institut für Spanende Fertigung, Technische Universität Dortmund, Baroper Str. 303, 44227 Dortmund

a) abrahams@isf.de; b) feldhoff@isf.de; c) machai@isf.de; d) upmeier@isf.de; e) hartmann@isf.de; f) tiffe@isf.de; g) zabel@isf.de

Kurzfassung

Die stetige Forderung nach steigender Produktivität und Flexibilität bildet insbesondere bei der Bearbeitung neuartiger und schwer zu zerspanender Werkstoffe die Motivation für neue Entwicklungen in der Spanenden Fertigung. Die herausragenden Eigenschaften auf der Anwenderseite erfordern auf der Bearbeitungsseite kontinuierliche Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten hinsichtlich des Werkzeug- oder des Bearbeitungskonzeptes. Dieser Beitrag soll einige Beispiele für solche Herausforderungen in der Zerspanung zeigen und gefundene Lösungswege skizzieren. Eines dieser Beispiele ist durch das Bohrungsschleifen kohlenfaserverstärkter Kunststoffe gegeben. Mit dem Verhindern von Ausfransungen und Delaminationen stellt dieses Verfahren eine Alternative zur konventionellen Bohrbearbeitung dar. Eine ähnlich hohe werkstoffseitige Herausforderung stellt die Bearbeitung inhomogener gradierter Werkstücke dar. Hierbei ergeben sich innerhalb der Werkstücke Härteschwankungen, die sich signifikant auf den Werkzeugverschleiß auswirken und daher angepasste Bearbeitungsstrategien erfordern. Das Bestreben, höhere Einspritzdrücke für moderne Verbrennungsmotoren zu erreichen, führt zum Einsatz höherfester Stähle wie z. B. bainitischen Stählen. Hierbei gilt es durch die Anpassungen der Werkzeuggestalt und des Schneidstoffes die gleiche Produktivität wie bei konventionellen Stählen zu erzielen. Bei der Bearbeitung von Titanlegierungen sind einer solchen Anpassung der Werkzeuge aufgrund der chemischen Reaktivität des Werkstoffes Grenzen gesetzt. Durch eine kryogene Prozessführung können dennoch signifikante Produktivitätsgewinne erzielt werden. Beim Tiefbohren von thermoplastischen Polymeren ist der Spanbruch das entscheidende Kriterium für eine hohe Prozesssicherheit. Auch für diese Problemstellung erweist sich die kryogene Prozessführung als zielführend. Eine weitere Herausforderung ist durch die zunehmende Miniaturisierung von Bauteilen gegeben. Das Mikrofräsen von austenitischen Stählen ist hier vor allem hinsichtlich des Werkzeugverschleißes und der Bauteilqualität ein kritischer Prozess.

Schlüsselwörter

Kryogene Zerspanung, Bohrungsschleifen, funktional gradierte Werkstücke, Bainitische Stähle, Kunststoffbearbeitung, Mikrofräsen

Veröffentlichung

In: iwb Seminarberichte Band 105: Werkzeugmaschinen – Leichter schwer zerspanen!, 23.10. 2012, München, ISBN 978-3-8316-4217-5, S. 71-90