Steigerung der Prozesssicherheit bei der Mikro-Zerspanung durch den Einsatz geometrisch bestimmter Schneiden aus neuartigen Schneidstoffen für die Mikrobearbeitung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Untersuchungen zu Mikrofräswerkzeugen aus Vollhartmetall zeigen bei deren Einsatz bei der Zerspanung von Aluminium-, Graphit- und Stahlwerkstoffen einen erheblichen Verschleiß, weisen geringe Standzeiten T auf und erreichen daraus resultierend eine limitierte Bearbeitungsqualität. Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens war die Optimierung des Einsatzverhaltens von Fräswerkzeugen in der Mikrobearbeitung durch den Einsatz geometrisch bestimmter Schneiden aus PKD, CBN und CVD-Dickschicht-Diamant. Teilziel war dabei die Entwicklung einer prozesssicheren und schneidstoffunabhängigen Fräswerkzeuggeometrie mit maximal erreichbaren Aspektverhältnissen AW mit Durchmessern D ≤ 1 mm. Dabei konnten die Verschleißbeständigkeit sowie die Wirtschaftlichkeit bei gesteigerter Bearbeitungsqualität erhöht werden. Das in den Vorarbeiten dargestellte Werkzeugkonzept zeigt als Basis für die weiteren Entwicklungen großes Potential als nutzbarer Lösungsansatz, um neue Schneidstoffe für die Mikrobearbeitung zugänglich zu machen und maximale Aspektverhältnisse AW zu erreichen. Grundlegend für die prozesssichere Auslegung von Mikrofräswerkzeugen mit Vollschneiden aus neuartigen Schneidstoffen sind insbesondere die erreichbaren Schneidkantenrundungen rβ und Kenntnisse über deren Einsatzverhalten im Prozess bei der Zerspanung von Werkstoffen mit differierender Härte H. Zu diesem Zweck wurden verfügbare Herstellungsverfahren analysiert und entsprechende Technologien zur Herstellung von Schneidkanten aus superharten Schneidstoffen erfolgreich entwickelt. Dabei sind grundlegende Kenntnisse zu den minimal erreichbaren Schneidkantenrundungen rβ mit den Bearbeitungs- und Präparationsverfahren Schleifen und Polieren, der Laserstrahlbearbeitung sowie der Mikro-Drahterosion für die Schneidstoffe PKD, CVD-Dickschicht-Diamant CBN erlangt worden und entsprechende Handlungsempfehlungen ausgearbeitet. Daraus resultierend wurde eine grundlegende Analyse des Prozessverhaltens von Mikrofräswerkzeugen mit Vollschneiden aus PKD, CVD-Dickschicht-Diamant und CBN mit definierten Schneidkantenrundungen rβ für die Mikrozerspanung realisiert und Technologieempfehlungen abgeleitet.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Entwicklung einer Herstellungstechnologie für PKD-Mikrofräswerkzeuge - Identifikation der Herstellungsparameter mittels statistischer Prozessanalyse. wt Werkstattstechnik online 105 (2015), S. 508 – 513
Uhlmann, E.; Oberschmidt, D.; Polte, M.; Börnstein, J.
- cBN-micro-milling tools for machining hardened steel moulds. Proceedings of the 16th International euspen Conference (2016)
Uhlmann, E.; Oberschmidt, D.; Polte, M.; Polte, J.; Börnstein, J.
- Herstellung und Einsatz von PKD-Mikrofräswerkzeugen. Berichte aus dem Produktionstechnischen Zentrum Berlin. Hrsg.: Uhlmann, E. Stuttgart: Fraunhofer Verlag, 2017
Polte, M.
- Manufacturing and application of PCD micro-milling tools. WGP-Jahreskongress. Apprimus Verlag, Aachen, 2017
Polte, M.; Oberschmidt, D.; Uhlmann, E.
- Mikrofräswerkzeuge mit Schneiden aus cBN. wt Werkstattstechnik online 11/12 (2018), S. 773 – 777
Uhlmann, E.; Polte, J.; Polte, M.; Kuche, Y.; Wiesner, H.M.
