Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Innovative Zerspantechnologien für die Optimierung von Produktionsprozessen
    ( 2008)
    Fuentes, J.A.O.
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    Graf von der Schulenburg, M.
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    König, J.
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    Richarz, S.
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    Roeder, M.
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    Mattes, A.
    Für die Fertigung von Bauteilen, die bislang durch Schleifen oder Honen im letzten Arbeitsgang hergestellt werden konnten, ist durch die Weiterentwicklung beschichteter Hartmetalle eine Alternative vorhanden. Durch Zerspansimulation werden Versuche mit Schneideneinsätzen auf Basis der superharten Schneidstoffe Diamant und PcBN zur Einbringung von Spanleitgeometrien mittels Laser durchgeführt. Hierdurch sollen die Verbesserungspotenziale von Spanleitstufen in Werkzeugen aus hochharten Schneidstoffen aufgezeigt und damit ein weiterer Schritt zur Verbreitung der Lasernachbearbeitung als wirtschaftliches Fertigungsverfahren für die Werkzeugindustrie vollzogen werden. Die auf binderphasenlosen Dünnschichten aus Diamant und kubischem Bornitrid (cBN) basierenden superharten Beschichtungen von Werkzeugen eignen sich in der Zerspanung hervorragend auf Grund der Kombination von höchster Härte sowie chemischer Resistenz und geometrischer Flexibilität. So können Schaftwerkzeuge sowie Mikrowerkzeuge oder auch Werkzeuge mit großen Durchmessern mit einer superharten Verschleißschutzschicht versehen werden. Für die Zerspanung verstärkter Leichtmetalle sind neben Schneideinsätzen auf Basis von PKD und CVD-Diamantdickschicht (Chemical Vapour Deposition) direkt abgeschiedene CVD-Diamantdünnschichtsysteme als Schneidstoff geeignet. Im Bereich der Zerspanung von Stählen und hochwarmfesten Werkstoffen können mittels PVD-Abscheidung von cBN-Dünnschichten leistungsfähige Bearbeitungsstrategien umgesetzt und somit wichtige Wettbewerbsvorteile erlangt werden. Gearbeitet wird auch an der Entwicklung einer Technologie zur Zerspanbarkeit partikelverstärkter Titanwerkstoffe, die eine wirtschaftliche und prozesssichere Bearbeitung gewährleistet. Da sich bei der Miniaturisierung von Produkten nicht alle Parameter der konventionellen Fertigung auf die Mikrofertigung übertragen lassen, richten auf diesem Sektor die Forschungstätigkeiten auf die Auswirkungen von Größeneffekten bei der Schaftfräsbearbeitung von Wolfram-Kupfer-Verbundwerkstoffen (WCu). Hier führen FEM-Simulationen zu einem besseren Prozessverständnis. Entnommen aus TEMA
  • Publication
    Investigations on the adjustment of the modeling section in 2D simulation of milling processes
    ( 2007)
    Uhlmann, E.
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    Mattes, A.
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    Zettier, R.
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    Graf von der Schulenburg, M.
    Conducting 3D simulation of milling processes still causes high efforts. There, only small workpiece sections can be modeled so far, instead of the entire contact width. Approaches using 2D simulation pose an interesting alternative. Here, the two-dimensional perspective is gained by dividing the workpiece into different sections perpendicular to the feed rate. This, however, requires a modeling approach that covers arbitrary contact widths along with a high mesh density in the area of chip formation. Automatically adjusting the modeling section hereby helps to model contact width up to 180 deg by segmentally simulating the rotation of the milling cutter. The paper presents the investigations on the effect of the most important parameters which influence sufficiently accurate computation of the equivalent cutting forces as in conventional 2D simulation models using the software DEFORM 2D. The operational reliability of the model was verified by a newly conducted simulation conducted using the new simulation model, with which the points in time of the adjustments for a model section were not recognizable at the cutting force distribution. In addition a realistic cutting force plot for milling operation was realised and the stress occurring at the end of a workpiece section could be held on a constant level. Undesired variations compared to simulations without adjustment of the modelling sections were limited on an area behind the tip of the cutting wedge. There, risings in stress occur inside the workpiece after modifications of the model. An influence on the cutting force however was not observable. Thus, the new simulation model accomplishes the requirements for the simulation of long cutting distances at reduced computing time. However, further studies will have to show, how applicable these results are for other simulation parameters. Entnommen aus TEMA