Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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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

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Optimizing the feed velocity of NC-tool paths

2007 , Uhlmann, E. , Mattes, A.

In recent years various simulation tools with which the feed velocity can be optimized have been developed for an efficient milling of complex components. Hitherto, the material removal rate has been calculated and the respective commands in the NC-program have been adapted. Further approaches include the mechanical tool load which is determined analytically. Equally, the material removal rate has a significant influence on the thermal tool load. This paper describes an approach with which both the mechanical as well as the thermal load is calculated for a given NC-tool path. If a certain value is overstepped, the feed velocity is reduced respectively. As a result the feed velocity is optimally adjusted to the engagement conditions. In addition, the calculation of the wear is carried out. In cutting experiments with Ck45 and Inconef718 it was possible to reduce the primary processing time significantly. Furthermore, regarding Ck45 it was possible to predict the wear with a small fault tolerance. Concerning that NC-speed already assures a maximum economy of time for machining of 20 % compared to a not optimized NC-Code, this clarifies the achieved results. Against this background it seems not negative at all, that the tool wear is not reduced through the integration of technology inside the optimization, Furthermore it has to be stated positively that the tool wear does not rise despite the significant decreased machining time. Another objective of the cutting experiment was the verification of the calculated tool wear with the measured one. It may declared, that the results are in good agreement for the fourth and the fifth section of the cutting edge. However, generally the cutting experiment shows that a prediction of the tool wear is possible with a sufficient accuracy for deciding if a tool change is necessary or not. Thus the achieved benefit may help to improve the process reliability and reduce the tool costs. Entnommen aus TEMA

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