Fraunhofer-Gesellschaft

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Hochglänzende Freiformflächen auf Stahlwerkzeugen

Fertigungssystem für die automatisierte Endbearbeitung im Werkzeug- und Formenbau
 
: Brecher, C.; Klocke, F.; Zunke, R.; Tücks, R.; Zymla, C.; Driemeyer Wilbert, A.

VDI-Z integrierte Produktion. Special (2010), No.3, Werkzeug-/Formenbau, pp.16-19
ISSN: 0042-1766
ISSN: 0931-864X
German
Journal Article
Fraunhofer IPT ()

Abstract
Im Projekt >MoldFinish< erarbeitet das Fraunhofer IPT, Aachen, (DE), zusammen mit Industriepartnern eine Anlage zur automatisierten Endbearbeitung von Stahlformeinsätzen für den Werkzeug- und Formenbau. Die Roboterpolierzelle besteht hauptsächlich aus einem Knick-Arm-Roboter mit 6 Achsen, einer Polierspindel mit Polierwerkzeugen, Prozesskenntnissen des roboterunterstützten Polierens sowie einem CAD/CAM-Modul, das das Fachwissen des Prozesses in eine optimierte Entscheidung für die Bahnstrategie des Roboters, die Reinigung der polierten Oberfläche und die Änderung des Werkzeugs als Befehl für den Roboter umsetzen soll. Die notwendigen Werkzeuge für die Endbearbeitung variieren in Abhängigkeit des zu bearbeitenden Werkstoffs und der gewünschten Oberflächenqualität. Polierwerkzeuge auf Membranbasis sollen eine konstante Druckverteilung in der Polierwirkzone gewährleisten. Die Abrasivpartikel, die zusammen mit dem Membranwerkzeug angewendet werden, können durch eine Suspension oder als Polierpaste zugeführt werden. Die Kinematik einer universell einsetzbaren Polierspindel basiert auf einem variabel einstellbaren Exzentersystem. Der Abtrag wird durch die Reibpaarung zwischen Poliermittelträger, Poliermittel und Werkstückoberfläche sowie durch die Prozessgrößen Geschwindigkeit und Druck bestimmt. Die Bearbeitungskräfte reichen von 0 N bis 5 N beim Läppen und Polieren sowie von 5 N bis 40 N bei der Schleifbearbeitung. Der Spindelrotor hat eine maximale Drehzahl von 6000 min-1, der eine Bewegung der Exzenterscheibe von maximal 240 min-1 (4 Hz) überlagert werden kann. Bei der manuellen Bearbeitung mit dem häufigen Ziel >Hochglanz< werden zwischen 5 und 12 Bearbeitungsschritte benötigt, die auf den 3 Feinbearbeitungsverfahren Schleifen, Läppen und Polieren basieren. Wichtig ist die Kenntnis, ob ein nachfolgender Schritt die Bearbeitungsspuren eines vorangegangenen vollständig entfernt hat. Als Probe kam ein gehärtetes Stahlbauteil (1.2343 ESU, 400 mm x 350 mm) als bearbeitbare gekrümmte Fläche (2 überlappende Radien, R1 = 300 mm und R2 = 400 mm) zum Einsatz, das als Vorbearbeitung gefräst wurde. Die Oberflächengüte (Ausgangsqualität) betrug Ra = 0,6 Mikrometer und Rt = 12 Mikrometer. Als Prozessparameter für die Zielgrößen (wie Abtragsrate, Rauheit) wurden die Stellgrößen (wie Kraft, Drehzahl, Korngröße, Vorschub) gewählt. Alle Versuche wurden mit einem federbasierten Werkzeugaufnehmer durchgeführt. Nach der Analyse der Versuchsreihen stellte sich eine optimale Prozessstrategie für eine hochglanzpolierte Oberfläche heraus.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-156442.html