Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Besser mikrofräsen mit gezielten Schwingungen
    ( 2014)
    Uhlmann, E.
    ;
    Oberschmidt, D.
    ;
    Mahr, F.
    ;
    Perfilov, I.
    Für die gezielte und reproduzierbare Oberflächenstrukturierung im Mikrofräsprozess wurde jetzt ein 2-Achs-Schwingungssystem entwickelt, das das Werkstück horizontal in zwei Raumrichtungen zum Schwingen bringt, Das Resultat: Die hochfrequente Verlagerung des Werkstücks verbessert die Fräsergebnisse deutlich. Das System besteht aus einem Festkörpergelenk (FKG) in parallelkinematischer Ausführung, auf dem eine Werkstückaufnahme gelagert ist. Das FKG wird mit zwei Hochvolt-Piezoaktoren betätigt, die in der Kombination mit Piezoverstärkern einen maximalen statischen Hub von a = 20 µm aufweisen. Die speziell ausgelegte Form des FKG, das aus gehärtetem Federstahl 1.1260 mittels Drahterosion gefertigt wurde, ermöglicht eine unabhängige Bewegung der Werkstückaufnahme entlang zweier Achsen und schließt Scherkräfte auf die Piezoaktoren aus.
  • Publication
    Gyroscopic and mode interaction effects on micro-end mill dynamics and chatter stability
    ( 2013)
    Shi, Y.
    ;
    Mahr, F.
    ;
    Wagner, U. von
    ;
    Uhlmann, E.
    This paper investigates the gyroscopic and mode interaction effects on the micro-end mill dynamics and the stability behavior due to regenerative chatter. A high-speed spindle system for micro-milling is modeled using finite elements. The transfer functions and the mode shapes are studied to gain a deep insight into the dynamic characteristics. The experimentally identified chatter states and operational vibration modes are given to verify the analytical results. It is shown that, due to the small rotary inertia of the micro-end mill, the gyroscopic effect considered in the inertial frame is less significant despite high rotational speeds. The mode interaction strongly affects the dynamics and the chatter stability. Moreover, piezoelectric elements are applied to in-process excitation in order to identify the transfer behavior of the micro-end mill in the operating state.
  • Publication
    Process machine interactions in Micro Milling
    ( 2013)
    Uhlmann, E.
    ;
    Mahr, F.
    ;
    Shi, Y.
    ;
    Wagner, U. von
  • Publication
    Machining of microfluidic structures for biotechnological components
    ( 2013)
    Uhlmann, E.
    ;
    Oberschmidt, D.
    ;
    Hein, C.
    ;
    Mahr, F.
  • Publication
    New PCD tools for micro machining
    ( 2012)
    Uhlmann, E.
    ;
    Löwenstein, A.
    ;
    Mahr, F.
    ;
    Langmack, M.
    A new tool concept for high precision milling, using polycrystalline diamond (PCD) as full cutting edge material, has been developed at Fraunhofer IPK. This paper gives detailed information on the tool concept, the production of the PCD tools and the results of first milling tests.
  • Publication
  • Publication
    Schneidkantenpräparation von Mikrofräsern
    ( 2011)
    Uhlmann, E.
    ;
    Löwenstein, A.
    ;
    Mahr, F.
    ;
    Oberschmidt, D.
    Der Fachbeitrag stellt zwei Verfahren zur Verschleißminderung bei Werkzeugen zum Mikrofräsen von Präzisionsbauteilen vor. Solche Bauteile werden aus unterschiedlichen Werkstoffen mit hoher geometrischer Flexibilität hergestellt. Der Fräsprozess ist durch einen von der Schneidkante ausgehenden hohen Werkzeugverschleiß gekennzeichnet. Der Grund dafür ist die hohe Belastung des Werkzeuges beim Trennen des Werkstoffes. Mithilfe einer gezielten Schneidkantenrundung lässt sich der Verschleiß verringern. Hinsichtlich der Präparationsergebnisse werden die beiden zur Verrundung verwendeten Verfahren "Schleppfinishing" und "Magnetfinishing" gegenübergestellt. Weiterhin wird die Werkzeugperformance der unterschiedlich präparierten Werkzeuge mittels Verschleiß- und Schnittkraftanalysen verglichen und diskutiert.
  • Publication
    Mit Schleppfinishing zur perfekten Kontur
    ( 2010)
    Uhlmann, E.
    ;
    Oberschmidt, D.
    ;
    Langmack, M.
    ;
    Mahr, F.
    ;
    Löwenstein, A.
    Das Schleppfinishing ist auch für die Mikrofertigung geeignet, beispielsweise bei der Schneidkantenpräparation von Mikrofräswerkzeugen oder beim ENTGRATEN und der Oberflächenbehandlung von Mikrostrukturen. Auf eine mehrachsige Prozessführung kann dabei verzichtet werden.
  • Publication
    Prozessmodellierung - Mikrofräsen
    ( 2009)
    Uhlmann, E.
    ;
    Mahr, F.
    Der Einsatz von Mikro-Zerspanwerkzeugen aus Hartmetall für die Herstellung kleinster Strukturen ist neben der Flexibilität hinsichtlich erzeugbarer Geometrien und bearbeitbarer Werkstoffe durch eine oftmals unzureichende Prozessstabilität gekennzeichnet. Gründe dafür sind unter anderem Wechselwirkungen zwischen den schwingungsfähigen Teilen der Fräsmaschine sowie den dynamischen Kräften an den Werkzeugschneiden. Dieser Fachbeitrag beschreibt das Vorgehen zur Erstellung eines Prognosemodells zur Vorhersage von Struktur-Prozess-Wechselwirkungen beim Mikrofräsprozess. Nowadays micro structured parts in sufficient quality concerning surface roughness and accuracy are only achievable through extensive effort. Especially the requirements concerning process results on mechanical micro cutting technologies are very high. Main reasons are process machine interactions that lead to unstable cutting conditions. The dynamic process forces due to the discontinuous cutting condi - tions and the deviation of the tool center point (TCP) represent the most important parameters in this context. This paper gives an overview of the investigations to establish an application-oriented, closed loop prediction model including an approach to optimize a cutting force model to the process characteristics of micro milling.
  • Publication
    Wie Prozess und Struktur wechselwirken
    ( 2009)
    Uhlmann, E.
    ;
    Oberschmidt, D.
    ;
    Mahr, F.