Modellierung des Materialabtrags bei der magnetabrasiven Bearbeitung von Hartmetallwerkzeugen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Bei der modernen Herstellung leistungsstarker Zerspanwerkzeuge ist die Schneidkantenpräparation häufig ein zentraler Bestandteil der Prozesskette. Das Magnetfinishverfahren bedient sich eines nachgiebigen und somit flexiblen magnet-abrasiven Werkzeugs und bietet dadurch die Möglichkeit, geometrisch komplexe Zerspanwerkzeuge, wie Fräser oder Bohrer, wirtschaftlich zu präparieren. Gleichzeitig bringt die Nachgiebigkeit des magnet-abrasiven Werkzeugs Herausforderungen bei der Auslegung des Bearbeitungsprozesses mit sich. Im Rahmen des Projektes wurden physikalische Zusammenhänge des Prozesses analytisch ausgearbeitet und in einem Modell zusammengeführt. Darauf aufbauend wurde eine den Materialabtrag beschreibende mathematische Funktion aufgestellt, welche mit Hilfe der empirisch gewonnenen Daten untersucht und ergänzt wurde. Trotz der Vielzahl der berücksichtigten Einflussgrößen konnten einige Einflüsse durch das Modell nicht beschrieben werden. Dazu gehört der nicht erwartete Einfluss einer starken Pulververlagerung während des Prozesses auf den Magnettellern auf die Gleichmäßigkeit der Verrundung. Die Komplexität hierbei liegt insbesondere in der Tatsache, dass die Pulververlagerung nicht nur durch den Hauptmagnetteller, sondern auch durch den Hilfsmagnetteller verursacht wird. Das Ausmaß der Verlagerung muss dabei, bedingt durch die Drehzahldifferenz beider Teller, unterschiedlich ausfallen. Gleichzeitig kann die Richtung der Verlagerung sowohl gleichgerichtet als auch entgegengesetzt ausfallen. In diesem Zusammenhang sind weitere Untersuchungen erforderlich Entgegen der bei der Beantragung des Projekts getroffenen Annahme ist die positive Auswirkung der Schneidkantenverrundung primär in Verbindung mit einer nachträglichen Beschichtung des Werkzeugs zu erwarten. Die Ergebnisse der durchgeführten Einsatzuntersuchungen, bei denen kein signifikanter Unterschied zwischen gefinishten und nicht präparierten Fräsern festgestellt werden konnte, ordnen sich somit in die Erkenntnisse aus anderen Forschungsarbeiten ein. Den getroffenen theoretischen Überlegungen nach nimmt die Abtragsleistung zu, wenn die Verzögerung des Pulvers durch die Schneide zunimmt. In dem betrachteten Drehzahlbereich erwies sich die Verzögerung des Pulvers im Vergleich zu der magnetischen Beschleunigung betragsmäßig als vernachlässigbar. Um einen spürbaren Effekt dieser Größe zu erhalten, muss sie betragsmäßig deutlich gesteigert werden, ohne dabei einen Pulververlust durch Zentrifugalkräfte zu verursachen. Eine deutliche Erhöhung der Magnetkräfte zur Bindung des Pulvers wäre in diesem Zusammenhang auf Grund der magnetischen Sättigung nur bedingt zielführend. Bei der Verwendung einer Zentrifugen-ähnlichen Vorrichtung kann der nutzbare Drehzahlbereich deutlich vergrößert werden. Ein weiterer Vorteil hierbei wäre die Gleichrichtung der magnetischen Anziehungskraft und der Zentrifugalkraft, die über den Beschleunigungskoeffizienten µH eine weitere Zunahme der Schnittleistung verursachen würde.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Schneidkantenpräparation im Magnetfeld, Einflussgrößen und Wirkzusammenhänge, WT Werkstattstechnik online, Jahrgang 103 (2013), H. 9, S. 721-725
Berend Denkena
- Behavior of the magnetic abrasive tool for cutting edge preparation of cemented carbide end mills, Production Engineering, 8(5):627-633 · October 2014
Berend Denkena
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1007/s11740-014-0569-4)
