UP-Zerspanung großflächiger optischer Strukturen durch Mehrschneidenflycutting

Großflächige, strukturierte Oberflächen werden in vielen Bereichen von optischen bis hin zu strömungstechnischen Anwendungen eingesetzt. Zumeist werden an Oberflächengüte, Präzision der Strukturen und maximale Kantenverrundung besondere Anforderungen gestellt. Das Ultrapräzisions-Flycutting eignet sich, wie kein anderes Bearbeitungsverfahren, für die Herstellung dieser Strukturen auf ebenen Werkstücken. Auf Grund der Bearbeitungskinematik als Einzahnfräsprozess mit monokristallinem Diamantwerkzeug weist das UP-Flycutting große Defizite bezüglich Bearbeitungseffizienz und maximaler Bauteilgröße auf. Ein in der Literatur bereits angeführter, aber bisher nicht erfolgreich umgesetzter, Ansatz, um die Prozessgrenzen zu überwinden, ist die Überführung in einen Mehr schneidenbearbeitungsprozess. Genau hier setzt diese Dissertation an. Auf Basis der Erkenntnisse über das Ein-schneidenflycutting wird das Mehrschneidenflycutting realisiert, um eine wirtschaftliche und qualitativ hochwertige Strukturierung großer Oberflächen zu ermöglichen. Die Realisierung des Mehrschneidenflycuttings erfordert die gleichzeitige Betrachtung von Bearbeitungsprozess und Maschinentechnik. Im Vordergrund dieser Arbeit stehen daher die Fragen, welche Voraussetzungen für den effektiven Einsatz mehrerer Schneiden erfüllt werden müssen und welche Maschinen- und Messtechnik hierfür erforderlich sind. Die Beantwortung dieser Fragen gliedert sich in die Themengebiete Prozesskinematik, Werkzeugbefestigung und Spindeltechnik sowie Werkzeuge in messen. Auf Basis des SdT der Oberflächenentstehung beim Einschneidenflycutting, werden die Schnittkinematik und Oberflächenbildung beim Mehrschneidenflycutting erarbeitet. Es werden vier Anwendungsbereiche mit unterschiedlichen Anforderungen an die Ausrichtegenauigkeit der Werkzeugschneiden zueinander identifiziert und die jeweiligen Anforderungen an die Maschinentechnik formuliert. An diese angepasst wird eine Werkzeugbefestigung und Spindeltechnik sowie ein System zur Bestimmung der relativen Position der Werkzeugschneiden auf der Bearbeitungs-spindel realisiert. Abschließend wird das Potential zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit, zur Reduktion des Werkzeugverschleißes und zur Erweiterung des durch Flycutting herstellbaren Strukturspektrums anhand ausgewählter Teststrukturen dargestellt.