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Bohrgratbildung an partiell gehärteten Werkstücken

 
: Schönherr, J.

Chemnitz, 2008, 124 S.
Chemnitz, TU, Dipl.-Arb., 2008
Deutsch
Diplomarbeit
Fraunhofer IWU ()
Bohrgratbildung; partielle Oberflächenhärtung; Werkstoffmodifikation; Zerspanungstechnologie; Gratvermeidung; Randschichthärten; Gratscherzone

Abstract
Der bei der spanenden Bearbeitung von Metallen entstehende Grat ist eine unerwünschte Formabweichung von der Idealgeometrie und stellt ein bisher ungelöstes Problem der Fertigungstechnik dar. Eine dem Zerspanprozess nachgelagerte, kostspielige Gratentfernung ist meistens unerlässlich. Im Gegensatz zu dieser unrentablen Gratentfernung wird in der vorliegenden Arbeit der Ansatz der Gratvermeidung durch lokale, oberflächennahe Werkstoffmodellierung bei der Zerspanoperation Bohren untersucht. Ziel ist es, durch das der Zerspanung vorgelagerte Verfahren Randschichthärten die Duktilität des Werkstoffs lokal herabzusetzten, um den Effekt der begünstigten Risseinleitung in die Gratscherzone bei spröden Metallen zu nutzen. Auf diese Art können scharfkantige und gratfreie Kantenzustände durch Sprödbruch erzeugt werden, da der Grat schon während seiner Entstehung abgeschert wird. Basierend auf den experimentellen Untersuchungen werden ausgewählte Einflussfaktoren auf das Bohrgratergebnis analysiert und signifikante Zusammenhänge zwischen diesen aufgezeigt. Auf der Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse ist ein Modellplan entwickelt worden, anhand dessen für die entsprechende Bearbeitungsaufgabe die geeigneten Prozessparameter ermittelt werden können. Abgerundet wird die Arbeit durch eine numerische Simulation und eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung.

 

The burr formed in machining processes is an undesired irregularity of material, which has challenged industry and researchers up to the present. Hitherto, the focus has been put either on burr removal subsequent to the actual machining operation or on avoidance of burr formation during the process. Exemplified on drilling, this paper presents a different approach in which the burr formation is regarded as preventable process. Using laser technology, the surface material on the drill exit area is hardened prior to the drilling operation, whereby the material is being embrittled. In consequence, the burr formation is stopped at the point where the hardened material begins to deform. Experiments were carried out to identify the influence of key parameters on the drilling result, especially on the burr formation. Based on the experimental investigations, a theoretical model is provided from which feasible hardening parameters for a certain drilling task can be derived. The study is supplemented with a numeric simulation of the drilling process focussing upon the material behavior. Furthermore, a profitability assessment of this new approach is part of this paper.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-84226.html