Simulationsgestützte Auslegung und Herstellung von gradierten Schneidkanten an Zerspanungswerkzeugen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dirk Biermann; Professorin Dr.-Ing. Petra Wiederkehr
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 374073886

Im Grundlagenprojekt wurde ein Modellierungsansatz des Materialabtrags bei der Schneidkantenpräparation durch abrasives Nassstrahlspanen entwickelt und untersucht. In diesem Zusammenhang war es das übergeordnete Ziel, auf Basis der Simulation eine günstige Prozessführung zur gezielten Einstellung der Schneidenmikrogestalt vorherzusagen. Im Fokus der Untersuchungen standen Hartmetall-Zerspanungswerkzeuge. Anhand experimenteller Untersuchungen konnten die Ergebnisse für unterschiedliche Prozessführungen validiert werden. Auf Basis der Ergebnisse aus dem Projekt ist ersichtlich, dass eine Übereinstimmung zwischen Simulation und Experiment gegeben ist und wichtige Stell- und Störgrößen identifiziert werden konnten. Aufbauend auf den erreichten Ergebnissen lassen sich jedoch weitere Untersuchungs-schwerpunkte ableiten, deren Erforschung einen wichtigen Bestandteil für weiterführende Einsätze des Verfahrens und so präparierter Werkzeuge darstellt. Bedingt durch die sich über den Bohrwerkzeugdurchmesser verändernde Schnittgeschwindigkeit sowie den sich ändernden Keilwinkel ist es durch eine gezielte variable Schneidkantenverrundung, folgend als Gradierung bezeichnet, möglich, das Zerspanungsverhalten an die jeweils vorherrschende Schnittgeschwindigkeit anzupassen. Somit kann eine günstige Spanbildung erreicht und die Leistungsfähigkeit sowie das Standzeitvermögen der Werkzeuge erhöht werden. Erfolgt zusätzlich noch eine Kombination der gradierten Schneidkantenverrundung mit einer an den Anwendungsfall spezifisch eingestellten Schneidkantenverkippung, bietet der angepasste Präparationsprozess ein hohes Potential, um die Leistungsfähigkeit von Bohrwerkzeugen deutlich zu steigern.Um diese sehr spezifischen Anforderungen in die Schneidkante eines Bohrwerkzeugs einzubringen, ist die simulationsgestützte Auslegung einer Strahlbearbeitung förderlich. Ziel der vorgestellten Projektinitiative ist es, die aus dem Grundlagenprojekt erarbeiteten Ergebnisse um die simulative Abbildung komplexer Bearbeitungsstrategien durch das Strahlspanen zu erweitern und diese für eine zielgenaue Auslegung von Schneidkantengestalten an Bohrwerkzeugen zu nutzen. Die dadurch bedingte höhere Komplexität des zu betrachtenden Prozesses muss hinsichtlich verschiedener Einstell- und Störgrößen tiefergehend analysiert und mit Hilfe geometrisch-physikalischer Ersatzmodelle abgebildet werden. Die durch das Simulationssystem gestützte Auslegung der genannten Bohrwerkzeuge werden in einem Einsatzversuch vergleichend zu unbehandelten Werkzeugen hinsichtlich Standzeit und Einsatzverhalten geprüft.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen