Produktivitäts- und Ressourceneffizienzsteigerungen in der Zerspanung werden durch die Reduzierung der Prozessdauer und die damit verbundene Steigerung des Zeitspanvolumens erreicht. Dabei ist die Beachtung von Fertigungsgenauigkeit und -qualität unabdingbar. Im Spannungsfeld zwischen Kosten, Qualität und Zeit wird die erreichbare Effizienz häufig durch prozessbedingte, dynamische Störungen begrenzt, die sich beim Fräsen fertigungstechnisch auf den unterbrochenen Schnitt sowie die Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück zurückführen lassen. Limitierte Prozessleistungen, schlechte Oberflächengüten sowie verkürzte Werkzeugstandzeiten sind unerwünschte Auswirkungen, deren Optimierung im Kontext aktueller ingenieurwissenschaftlicher Forschung und Entwicklung hohe Aufmerksamkeit genießt.
Der Autor dieser Arbeit setzte sich daher das Ziel, neuartige Schafteckfräser zu entwickeln, die gegenüber verfügbaren Werkzeugen ein gesteigertes Widerstandsmoment gegen Biegung und Torsion aufweisen und dadurch prozessinduzierte Schwingungen reduzieren. Dies gelang durch die wissenschaftlich-systematische Kombination von Stahl- und Faserverbundwerkstoffen, indem durch die simulations- und versuchsgestützte Festlegung und Dimensionierung der Werkstoffkombination eine gezielte Einflussnahme auf die genannten Eigenschaften ermöglicht wird. Das hierdurch gewonnene Leistungspotential kann anschließend in eine deutliche Steigerung der Prozesseffizienz, einhergehend mit verbesserten Oberflächengüten und erhöhten Werkzeugstandzeiten, umgesetzt werden.
Dabei werden durch die Erprobung der Schafteckfräser mit Leichtbau-Innenkern im Laborumfeld die vorteilhaften Eigenschaften einerseits auf Basis eines entwickelten Referenzwerkstücks wissenschaftlich validiert und andererseits auf Grundlage weiterer anwendungsnaher Zerpsanuntersuchungen reproduzierbar belegt. Eindrucksvoll beweist das entwickelte Werkzeug zudem seine Leistungsfähigkeit im industriellen Einsatzumfeld bei der Fräsbearbeitung von Flugtriebwerksbauteilen aus Hochtemperatur-Superlegierungen.
Mit der Integration eines Leichtbau-Innenkerns in Schafteckfräser beschreibt die Arbeit somit einen gelungenen Ansatz zur Erweiterung charakteristischer Leistungsgrenzen entsprechender Werkzeuge, indem durch reduzierte Prozesskräfte, verbesserte Oberflächengüten sowie positiv beeinflusste Verschleißeigenschaften beachtliche Produktivitäts- und Ressourceneffizienzsteigerungen erzielt werden.

Details
Autor Thorenz, Benjamin
Gewicht 0.304 kg
Erscheinungsdatum 14.12.2021
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Dissertationen

Entwicklung eines Schafteckfräsers mit Leichtbau-Innenkern zur schwingungsreduzierten Fräsbearbeitung

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Kurzbeschreibung

Die Arbeit beschreibt die Entwicklung eines Schafteckfräsers mit Leichtbau-Innenkern. Durch die simulations- und versuchsgestützte Festlegung und Dimensionierung der Werkstoffkombination wird gezielt auf die Verbesserung mechanischer Eigenschaften des Werkzeugs und auf dessen Schwingungsverhalten Einfluss genommen. Hierdurch gelingt es, die Auswirkungen dynamischer Störungen im Zerspanprozess wesentlich zu reduzieren und die Leistungsfähigkeit entsprechender Werkzeuge deutlich zu steigern.

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Autor:
Thorenz, Benjamin