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DFG
FOR 1845
UP-HPC
DFG-Forschergruppe
FOR 1845
Ultra-Precision High Performance Cutting (UP-HPC)

Teilprojekt 2

Ultrapräzise Hochgeschwindigkeits-Fräsbearbeitung

Temperaturverteilung in der Scherzone beim Diamantdrehen von Messing CuZn39Pb3 mit niedriger (links) und mit hoher (rechts) Schnittgeschwindigkeit (FEM-Simulation mit DEFORM®)
Bild 1: Temperaturverteilung in der Scherzone beim Diamantdrehen von Messing CuZn39Pb3 mit niedriger (links) und mit hoher (rechts) Schnittgeschwindigkeit (FEM-Simulation mit DEFORM®)

Das Teilprojekt 2 der Forschergruppe FOR1845 "UP-HPC" ist in der ersten Förderperiode den zerspanungstechnischen Grundlagen der ultrapräzisen Hochgeschwindigkeitszerspanung metallischer Werkstoffe gewidmet. Untersucht wird das Verhalten der Schnittkräfte beim Übergang zur adiabatischen Scherung, der abrasive und der chemisch induzierte Verschleiß der Diamantwerkzeuge bei hohen Schnittgeschwindigkeiten sowie die Oberflächentopgraphie und die Randzonenintegrität der bearbeiteten Werkstücke.

In Plandrehversuchen mit kontinuierlich steigender Schnittgeschwindigkeit wurde beobachtet, dass die Schnittkraft bei konstantem Zeitspanvolumen auf ca. 50% ihres anfänglichen Wertes absinkt. Dies wird durch FEM-Simulationen (Bild 1) bestätigt. Wie die rasterkraftmikroskopische Untersuchung des Werkzeugverschleißes beim Hochgeschwindigkeits-Diamantfräsen zeigt, nimmt auch der Freiflächenverschleiß deutlich ab. Der für den chemisch induzierten Verschleiß beim Diamantfräsen von Stahl entscheidende Parameter ist die Kontaktzeit pro Eingriff. Hier ist eine Reduzierung um einen Faktor > 30 verglichen mit dem Verschleiß bei permanentem Kontakt möglich. Darüber hinaus verringert sich beim Hochgeschwindigkeits-Diamantfräsen die Oberflächenrauheit, während die Randzone nahezu unbeeinflusst bleibt.

Die Hochgeschwindigkeits-Diamantbearbeitung ermöglicht also größere Zustellungen, höhere Vorschübe und kürzere Bearbeitungszeiten bei niedrigerem Werkzeugverschleiß und besserer Oberflächenqualität.

Forschungsstelle

LFM, Universität Bremen
Ansprechpartner: M. Sc. Daniel Berger (d.berger@iwt.uni-bremen.de)