Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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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.

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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.

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Performance characteristics of coated micro milling tools

2011 , Uhlmann, Eckart , Mahr, F. , Löwenstein, A. , Raue, N. , Oberschmidt, Dirk

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Wie Prozess und Struktur wechselwirken

2009 , Uhlmann, E. , Oberschmidt, D. , Mahr, F.

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Machining of microfluidic structures for biotechnological components

2013 , Uhlmann, E. , Oberschmidt, D. , Hein, C. , Mahr, F.

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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.

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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.

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Process machine interactions in Micro Milling

2013 , Uhlmann, E. , Mahr, F. , Shi, Y. , Wagner, U. von

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Development of an active work piece holder for vibration assisted micro milling

2011 , Uhlmann, E. , Mahr, F. , Oberschmidt, D.

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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.

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