Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Oberflächenstrukturierung von Zahnflanken
    ( 2015)
    Uhlmann, E.
    ;
    Bäcker, C.
    In view of increasing requirements regarding surface quality and load capacity of gears, new process strategies have been developed to structure the surface of tooth flanks. Using kinematic modulation in discontinuous generating grinding creates a specific surface structure and an improved surface roughness. Technological investigations were carried out to determine the effect of kinematic modulation on the work result, varying the frequency and the amplitude.
  • Publication
    Abrasives Bürsten. Funktionsflächen flexibel finishen
    ( 2014)
    Uhlmann, E.
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    Lypovka, P.
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    Sommerfeld, C.
    ;
    Bäcker, C.
    ;
    Dethlefs, A.
    ;
    Hochschild, L.
    Untersucht werden am IWF der TU Berlin Potentiale für das flexible Finishing von Funktionsflächen mit abrasiven Bürsten. Dazu wurden Zahnräder, Zahnstangen, Lagerringe und Planbauteile im Anschluss an die Schleifbearbeitung durch abrasive Bürsten mit variierenden Filamentdurchmessern und Körnungen bearbeitet. Der Versuchsaufbau, die Bürstwerkzeuge zum Rundeinstechbürsten mit variierenden Filamentdurchmessern und SiC-Körnungen sowie das Arbeitsergebnis (Oberflächenkennwerte, Prozessparameter) einer geschliffenen und anschließend gebürsteten Zahnflanke sind aufgeführt. Es zeigt sich, dass die Bürstengeschwindigkeit einen erheblichen Einfluss auf die Glättungsgeschwindigkeit hat und dass sich mit steigender Bürstzeit ein regressiver Verlauf der Rauheitsbeeinflussung hin zu einem erreichbaren Minimum einstellt. Weiterhin wird berichtet über Versuche zum Längs-Umfangs-Planbürsten mit einem Industrieroboter Comau Smart NJ 370-2,7 und einer am IWF entwickelten stationären Bürst- und Bandschleifanlage. Wesentliche Parameter sind aufgeführt: Einfluss der Bürstumfangsgeschwindigkeit und der Bürstzeit auf die Werkstückrauheit beim Rundeinstechbürsten; Einfluss von Werkzeugspezifikation und bezogener Vorschubgeschwindkeit auf die erzeugte Oberflächenqualität beim robotergeführten Bürsten.
  • Publication
  • Publication
    Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Nickelbasislegierungen: Keramische Schaftfräswerkzeuge
    ( 2012)
    Uhlmann, E.
    ;
    Wacinski, M.
    ;
    Bäcker, C.
    Die Herstellungskosten von Turbinen und Triebwerken können nur durch die Steigerung der Produktivität deutlich reduziert werden. Wichtig ist eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit der spanenden Verfahren, die die Hauptlast bei der Produktion von Gasturbinen tragen. Der Einsatz von keramischen Schneidstoffen erlaubt eine deutliche Erhöhung der Zeitspanvolumen bei der Dreh- und Fräsbearbeitung von Nickelbasislegierungen. Die Entwicklung von einteiligen keramischen Schaftfräswerkzeugen mit Werkzeugdurchmessern unter 10 mm ist seit Jahren Gegenstand der Forschung eines Konsortiums aus Forschungsinstituten und Industriepartnern.
  • Publication
  • Publication
    Innovative Feinbearbeitungsstrategien für Freiformflächen
    ( 2012)
    Uhlmann, E.
    ;
    Heitmüller, F.
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    Dethlefs, A.
    ;
    Bäcker, C.
  • Publication
    Mikrostrukturierte Zahnräder für Windkraftanlagen
    ( 2012)
    Uhlmann, E.
    ;
    Bäcker, C.
  • Publication
    Technologie zur Herstellung vollkeramischer Fräswerkzeuge
    (Fraunhofer IPK, 2011)
    Bäcker, C.
    ;
    Herrmann, M.
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    Hübert, C.
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    Koplin, C
    ;
    Oberschmidt, D.
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    Uhlmann, E.
    ;
    Renz, A.
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    Schulz, I.
    ;
    Wacinski, M.
    Im InnoNet-Projekt "TechVolk" wurde die Entwicklung vollkeramischer Fräswerkzeuge ganzheitlich betrieben. Das Projekt war in fünf Arbeitspakte unterteilt, die sich den verschiedenen Fragestellungen beginnend von der Herstellung von keramischen Rohlingen bis zum Einsatz der Werkzeuge auf modernen Werkzeugmaschinen widmen. Als potenzielle Schneidstoffe wurden verschieden SiAlON und Whisker-Keramiken identifiziert und untersucht. Dabei wurde die Zusammensetzung der Werkstoffe bestimmt und charakteristische Kennwerte wie die Bruchzähigkeit und das Weibullmodul ermittelt. Neben der Herstellung von Rohlingen für die Werkzeuge wurde eine Gradierung von SiAlON-Keramiken vorgenommen. Es wurden dafür die Pulverbett-Methode sowie das Drucktempern in Stickstoffatmosphäre eingesetzt. Im Rahmen von Modellverschleißuntersuchungen konnten grundlegende Mechanismen der Kantendegradation beobachtet und analysiert werden. Bei der Entwicklung von Geometrien für die vollkeramischen Werkzeuge wurde ein iteratives Vorgehen gewählt. Es wurden ausgehend von sehr einfachen und robus ten Geometrien zunehmend komplexe Werkzeuge entwickelt, die hinsichtlich Zähnezahl und Drallwinkel kommerziell verfügbarer Hartmetallwerkzeuge übertreffen. Belastungssimulationen mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode wurden für den Optimierungsprozess genutzt. Die Gestaltung der Keilgeometrie wurde durch die Ergebnisse von Vorversuchen mit keramischen Wendeschneidplatten beeinflusst. Es wurden Stirn- und Umfangsfräswerkzeuge mit Durchmessern zwischen 20 und 2 Millimetern entwickelt. Der Schwerpunkt lag auf einem Umfangsfräser mit 8 Mil limeter Durchmesser. Im Rahmen der Untersuchungen zur Schleiftechnologie wurden grundlegende Untersuchungen zum Einfluss der Schleifwerkzeuge, Schleifparameter und der Schleifstrategie auf die Festigkeit von keramischen Biegebruchproben angestellt. Die darauf aufbauenden technologischen Untersuchungen zum Werkzeugschleifprozess beinhalteten die Analyse der Zusammenhänge zwischen Prozessführung und Arbeitsergebnis. Darüber hinaus wurde der Abrichtprozess optimiert und die Eingriffsbedingungen bei dem Spannutschleifen simuliert. Die entwickelten Werkzeuggeometrien und Bearbeitungsstrategien wurden einer technologisch-wirtschaftlichen Betrachtung unterzogen. Dafür wurde ein direkter Vergleich von Hartmetall- und Keramikwerkzeugen durchgeführt, in dem die unterschiedlichen Leistungsfähigkeiten herausgearbeitet werden konnten. Bei gleichem Standvolumen konnte für keramische Werkzeuge mit vier Millimetern Durchmesser das Zeitspanungsvolumen um den Faktor Acht gesteigert werden. Darüber hinaus wurden das Verschleißverhalten von ausgereiften Werkzeuggeometrien für verschiedenen Werkstückwerkstoffe und Schnittgeschwindigkeiten bis 1.400 m/min untersucht.
  • Publication
    Influence of structuring by abrasive machining on the tribological properties of workpiece surfaces
    ( 2011)
    Uhlmann, E.
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    Borsoi Klein, T.
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    Hochschild, L.
    ;
    Bäcker, C.
    Surface structuring of workpieces has a significant influence on the tribological properties of contact partners and can therefore lead to a significant increase of the life time of components [1]. To identify an appropriate surface structure, analytical and experimental investigations were done at the Institute for Machine Tools and Factory Management (IWF) in order to improve the tribological properties in the contact area appreciably. To validate the theoretical analyses, technological investigations were carried out. 3D-surface structures were created on workpiece surfaces by varying process variables for a high speed 5-axes machine system to generate knowledge for developing defined surface structures by using kinematically modified grinding processes. Initial results show a positive influence of defined surface structures on the performance of contact partners.