Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    NC-form grinding of carbon fibre reinforced silicon carbide composite
    ( 2013)
    Uhlmann, E.
    ;
    Borsoi Klein, T.
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    Schweitzer, L.
    ;
    Neubrand, A.
    This paper presents an approach for the development and optimization of the NC-form grinding technology for an efficient machining of carbon fibre reinforced silicon carbide composite (C/SiC). The C/SiC properties, the importance and the necessity of the application of a high performance grinding process for the machining of this innovative composite material are introduced first. Then, the methodologies and the experimental investigations of NC-form grinding with the application of several machining parameters and three distinct bond types (vitrified, metal and synthetic resin) of diamond mounted points for the abrasive machining of C/SiC are presented. In order to monitor and analyze the process, grinding forces, surface integrity of ground workpieces and grinding wheel wear are investigated. The results of this paper provide new information regarding the wear behavior of grinding tools and the optimized conditions for grinding of C/SiC.
  • Publication
    Inovacao na maquiagem e retificacao de materiais
    ( 2011)
    Uhlmann, E.
    ;
    Borsoi Klein, T.
    ;
    Mihotovic, Vanja
  • Publication
    Einsatz innovativer Schleifverfahren macht Hochleistungsbearbeitung wirtschaftlicher
    ( 2009)
    Uhlmann, E.
    ;
    Sammler, C.
    ;
    Hoghe, T.
    ;
    Borsoi Klein, T.
    Mit innovativen Schleifverfahren wie das Schnellhubschleifen und das Planschleifen kann die Wirtschaftlichkeit der Bearbeitung von Hochleistungswerkstoffen erheblich gesteigert werden. Durch intensive Forschung auf dem Gebiet der Bearbeitung sprödharter Materialien konnte nachgewiesen werden, daß die optimalen Schnittbedingungen auch bei der Planschleifbearbeitung mit Planetenkinematik im Bereich erhöhter Schnittgeschwindigkeiten und Anpreßkräfte liegen. So sind mit diesen Maschinensysteme Schleifscheibendrehzahlen von bis 2000 U/min sowie Anpreßkräfte von bis zu 4000 daN möglich. Dadurch können theoretische Schnittgeschwindigkeiten von bis zu v(c) = 45 m/s am Werkstück erreicht werden. So ergeben sich technische und wirtschaftliche Vorteile in Form von kürzerer Bearbeitungszeit sowie höherer Bauteilqualität. Durch Anpassung der Maschinensteuerung lassen sich Schrupp-, Schlicht- und Finishbearbeitung in einem Arbeitsgang realisieren. Insbesondere bei der Bearbeitung von Ceramic Matrix Composites (CMC) mit Hilfe des Zweiseiten-Hochgeschwindigkeitsplanschleifen mit Planetenkinematik ergaben sich im Vergleich zur herkömmlichen Prozeßführung exzellente Ebenheiten und Oberflächengüten; außerdem konnte die Bearbeitungszeit um den Faktor fünf gesenkt werden. Bei der Fertigung großer Losgrößen aus metallischen Werkstoffen mit herkömmlichen Schleifwerkzeugen ist derzeit das CD-(Continuos-Dressing-)Tiefschleifen das am weitesten verbreitete Verfahren. Im Gegensatz zum Tiefschleifen wird die Geometrie beim Schnellhubschleifen mit vergleichsweise geringen Zustellungen und deutlich gesteigerten Werkstückgeschwindigkeiten in mehreren Überschliffen eingebracht. Mit dem prototypischen Maschinensystem Blohm Profimat MT 408 können Werkstückgeschwindigkeiten von bis zu v(ft) = 200 m/min bei Beschleunigungen von bis zu a(ft) = 50 m/s2 eingestellt werden. Im Rahmen der durchgeführten Untersuchung konnten die spezifischen Schleifenergien bei sechsfachem theoretischem bezogenen Zerspanungsvolumen von 12 mm3/mms auf 72 mm3/mms mehr als halbiert werden.
  • Publication
    Innovative Schleifverfahren für die wirtschaftliche Bearbeitung von Hochleistungswerkstoffen
    ( 2008)
    Uhlmann, E.
    ;
    Borsoi Klein, T.
    ;
    Mihotovic, V.
    Innovative Kinematikkonzepte erlauben die Senkung der Fertigungskosten aufgrund der stetigen Leistungssteigerung von Maschinensystemen in Kombination mit einer verbesserten Prozessanalyse. So konnten beim Schnellhubschleifen mit hohen Tischgeschwindigkeiten deutlich über v(ind ft)=30m/min hohe Zeitspanungsvolumina bei geringer Eingriffstiefe erreicht werden. Beim Hochleistungsplanschleifen mit Planetenkinematik liegen die optimalen Schnittbedingungen im Bereich erhöhter Schnittgeschwindigkeiten und Schleifkräfte. Mit der neuesten Generation von Maschinensystemen lässt sich teilweise die Bearbeitungszeit um bis zu 80% reduzieren. Außerdem wurden die Prozessführung und das Verschleißverhalten der Schleifscheibe deutlich verbessert. Durch die Simulation der elementaren Vorgänge in der Wirkzone ist es möglich, die Partikelbahnen beim ultraschallunterstützten Quer-Seiten-Schleifen zu beobachten und das Abtrennverhalten zu beurteilen. Die Erkenntnisse lassen sich auf weitere Kinematiken und Schleifoperationen mit Kühlschmierung übertragen. Für das Strömungsschleifen ist die CFD-Simulation ein geeignetes Werkzeug, um Einstellparameter für einen Bearbeitungsprozess zu identifizieren und das Arbeitsergebnis zu verbessern. Die Simulation nichtnewtonscher Fluide erfordert, für das Schleifmedium rheologische Kenngrößen zu integrieren. Durch die Entwicklung eines Prozessmodells lassen sich mithilfe der Simulation Arbeitsergebnisse an komplexen Bauteilgeometrien antizipieren. Ein weiterer Fokus der Untersuchungen ist die technologisch-wirtschaftliche Umsetzung des Potenzials keramischer Hochleistungswerkstoffe für die spanende Fertigung. Dabei wurde Keramik sowohl als Schneidstoff als auch als Substrat-Werkstoff untersucht. Durch den Einsatz eines vollkeramischen Schaftfräsers konnten die Schnittgeschwindigkeiten bei Ni-Basis-Superlegierungen um den Faktor 40 gesteigert werden. Entnommen aus TEMA