Schwingungsreduzierung bei der Dreh- und Fräsbearbeitung von Hochleistungswerkstoffen durch den Einsatz strahlgeschmolzener Werkzeugaufnahmen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dirk Biermann
• Subject Area: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Term: since 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 315697914

Zu Projektbeginn besteht das Hauptziel darin, gesicherte Erkenntnisse zu den in partikelgedämpften Werkzeugaufnahmen wirkenden Dissipationsmechanismen zu gewinnen. Dieses fundiert erweiterte Fachwissen wird nachfolgend unmittelbar dazu herangezogen, um eine analytisch zielgerichtete und simulationsgestützte Optimierung der im Vorgängerprojekt erfolgreich entwickelten Partikeldämpferkonzepte mit dem Ziel vorzunehmen, die Prozessstabilität beim Drehen und Fräsen von TiAl6V4 und bainitischem Stahl (23MnCrSiMoS6) zu steigern. Dazu wird zunächst mithilfe eines speziellen Analogieversuchsaufbaus fundamental analysiert, welche spezifische Einflussnahme auf die in partikelgefüllten Wendeschneidplattenhaltern (WSPH) wirkenden Dissipationsvorgänge einer bestimmten konstruktiven Modifikationsmaßnahme zuzuschreiben ist. Gleichermaßen soll dabei ohne bearbeitungsspezifische Einflüsse untersucht werden, inwieweit Partikelgröße, Schüttdichte und Oberflächentopographie des applizierten Füllwerkstoffs sowie die Viskosität des Umgebungsmediums das System-Dämpfungsvermögen beeinträchtigen. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird das Einsatzverhalten der dissipationseffizientesten WSPH-Konzepte beim Drehen nachfolgend zunächst grundlegend analysiert. Einerseits ermöglicht ein direkter Vergleich der WSPH-Dämpfung beim Drehen mit dem Dissipationsverhalten bei den Analogieversuchen eine fundierte Bewertung, inwiefern eine analogie- und simulationsbasierte Systemauslegung möglich ist. Ferner kann daraus übergeordnet, von der spezifischen Bearbeitungsoperation losgelöst, der grundlegende Kenntnisstand zur Auslegung von Partikeldämpfern (PD) erweitert werden. Andererseits können nach weiteren, gemäß der ersten Versuche vorzunehmenden WSPH-Optimierungen ausführliche Einsatzanalysen zur gezielten, füllmedienbasierten Systemeinstellung unter zusätzlicher Berücksichtigung des Werkzeugverschleißes und der Oberflächengüte erfolgen. Abschließend sollen die in den ersten Projektteilen entwickelten, dämpfungsgeeignetsten PD-Konzepte unter Berücksichtigung der Erfahrungen aus dem Vorgängerprojekt unmittelbar zur simulationsgestützten Weiterentwicklung der partikelgedämpften HSK63-Aufnahmen herangezogen werden. Um dabei möglichst zeit- und kosteneffizient grundlegende Systemanalysen beim Fräsen zu realisieren, erfolgt eingangs zunächst die additive Fertigung von Dämpfungskartuschen, die in modifizierte, konventionell hergestellte HSK63-Aufnahmen integrierbar sind. In welchem Maß die Rotationsbeaufschlagung die Dissipationsleistung der primär basierend auf translatorischen Anregungsfällen ausgelegten PD beeinflusst, ist dabei u. a. fundamental zu bewerten. Diese auch als projektübergeordnet einzustufenden Erkenntnisse werden zudem zur konzeptionellen Optimierung gänzlich additiv herzustellender HSK63-Aufnahmen genutzt. Analog zu den finalen Drehversuchen erfolgen mit diesen Aufnahmen abschließend umfassende Einsatzanalysen unter Einbeziehung der dissipationseffizientesten Füllmedien.

• DFG Programme: Sachbeihilfen