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Beeinflussung der Zerspanung durch Ultraschallschwingungen

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Published/Copyright: March 23, 2017
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Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb
From the journal Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb Volume 104 Issue 9

Kurzfassung

Mit Hilfe hybrider Prozesse für die spanende Bearbeitung lassen sich Werkstoffeigenschaften in der Spanbildungszone bzw. Wirkmechanismen von Prozessen gezielt durch überlagerte Energieformen ändern. Die Überlagerung von Ultraschallschwingungen bei der Zerspanung auch unter den insbesondere für Tieflochbohrbearbeitungen erschwerten Bedingungen einer Minimalmengenschmierung ermöglicht einen verbesserten Prozessablauf. Dadurch werden nachweislich eine günstigere Spanbildung, größere Werkzeug-Standzeiten, reduzierte Bearbeitungskräfte und höhere Zeitspanvolumen erreicht. Ausgehend von Betrachtungen zur Beschreibung der Wirkmechanismen mittels Finite-Elemente-Methode werden in diesem Beitrag notwendige Voraussetzungen für eine ultraschallunterstützte Zerspanung, Effekte und Potenziale anhand bisheriger Erfahrungen beim Tieflochbohren aufgezeigt. Die hier dargestellten Ergebnisse entstanden innerhalb verschiedener FuE-Verbundprojekte, die im Rahmen der Technologieförderung mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und mit Mitteln des Freistaates Sachsen gefördert wurden.

Abstract

Hybrid processes used in metal cutting can influence the behaviour of workpiece material in the formation zone as well as the mechanisms of various processes by superimposing various forms of energy. The integration of ultrasonic vibrations in metal cutting provides an improved process even under particularly difficult conditions like deep hole drilling with a minimum quantity of lubrication. It provides better chip control, increased tool life, reduced cutting forces and higher metal removal rate. Based on the observation of the various mechanisms using the finite element method, as well as the actual experience in deep-hole drilling, the publication presents the effects, the potential and the necessary conditions for the integration of ultrasonic vibration in metal cutting processes. The shown results were achieved during different combined R & D projects. These projects have been carried out in the frame of technology promotion founded by the European Regional Development Fund (ERDF) and a found of the Free State of Saxony.

Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. Reimund Neugebauer, geb. 1953, studierte Maschinenbau an der Technischen Universität Dresden, wo er 1984 promovierte und 1989 habilitierte. Nach leitender Tätigkeit in der Industrie wurde er 1989 als Hochschullehrer an die TU Dresden berufen. Seit 1992 ist er Institutsleiter des Fraunhofer-Institutes für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU mit Standorten in Chemnitz und Dresden. 1993 erhielt er einen Ruf als Ordinarius für Werkzeugmaschinenkonstruktion und Umformtechnik an die TU Chemnitz und seit 2000 ist er geschäftsführender Direktor des Universitätsinstitutes für Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse.

Dr. rer. nat. Ulrich Semmler, geb. 1952, ist Diplommathematiker in der Spezialisierung Numerische Mathematik. Studiert und promoviert hat Dr. Semmler an der TH/TU Karl-Marx-Stadt (jetzt Chemnitz) und der Staatlichen Lomonossov-Universität Moskau. Nach Tätigkeiten an der TU Karl-Marx-Stadt/Chemnitz und der Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung e.V. Schmalkalden war er von 2000 bis 2008 wieder an der TU Chemnitz im Institut für Fertigungstechnik und Schweißtechnik tätig. Seit 2008 ist er Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe Numerische Simulation des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik. Sein Fachgebiet ist die Simulation von Fertigungsprozessen, insbesondere von Zerspanungsprozessen mit der Finiten-Elemente-Methode.

Dr.-Ing. Andrea Stoll, geb. 1957, studierte Maschinenbau mit der Spezialisierung Zerspanungstechnik an der TH/TU Karl-Marx-Stadt (jetzt Chemnitz), wo sie 1989 promovierte. Nach Abschluss des Studiums war sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin an der TU Karl-Marx-Stadt/Chemnitz im Bereich Fertigungstechnik/Zerspanungstechnik tätig. 1995 wechselte sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin zum Fraunhofer- Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz. Ihr Fachgebiet sind Verfahrensentwicklungen und Prozesskettengestaltungen der mechanischen Fertigung im Werkzeug- und Formenbau, Automobilbau sowie der Luftfahrttechnik. Seit 1998 ist sie als Gruppenleiterin im Bereich Zerspanungstechnologie am Fraunhofer-IWU tätig.

Online erschienen: 2017-03-23
Erschienen im Druck: 2009-09-28

© 2009, Carl Hanser Verlag, München

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  1. Editorial
  2. Stark aus der Krise
  3. Inhalt/Contents
  4. Inhalt
  5. Leitartikel
  6. Aufbruch zur digitalen Produktionsplanung
  7. WGP-Mitteilungen
  8. Aktuelle Informationen und Veranstaltungen
  9. Berliner Kreis-Mitteilungen
  10. Berliner Kreis-Mitteilungen
  11. Werkzeugmaschinen
  12. Die virtuelle Werkzeugmaschine in einer Simulationsumgebung
  13. Modellbasierte Temperaturkompensation für Werkzeugmaschinen
  14. Aktiv gedämpfte Maschinenstruktur
  15. Ressourceneffizienzbewertung einer Werkzeugmaschine zur Steigerung ihrer Wirtschaftlichkeit
  16. Innovative Fertigungsprozesse
  17. Beeinflussung der Zerspanung durch Ultraschallschwingungen
  18. Abschätzung der Lebenszykluskosten neu entwickelter Fertigungsprozesse
  19. Anforderungen generieren fertigungstechnische Innovationen
  20. Hybride Erbringung
  21. Dynamische HLB-Netzwerke und die Erbringung hybrider Leistungsbündel auf Basis von Softwareagenten
  22. Hybride Fertigung für Hochlohnländer
  23. Fertigungsoptimierung
  24. Neue Ansätze zur Optimierung der Kegelradfertigung
  25. Fabrikplanung
  26. Zyklenorientiertes Produktionsstruktur-Monitoring
  27. Prozesskettenverkürzung
  28. Langhubhonen in der Kombinationsbearbeitung
  29. Adaptronik
  30. Untersuchungsergebnisse zur Wirksamkeit der Impulskompensation von Lineardirektantrieben
  31. Evolutionäre Algorithmen
  32. Algorithmische Vorformoptimierung
  33. Technische Sauberkeit
  34. Bauteilreinigung im Spritzverfahren
  35. Produktentwicklung
  36. Lean Innovation – Anleitung zum Innovationsvorsprung
  37. Datenmanagement
  38. Analyse und Optimierung des Datenmanagements in variantenreicher Werkstattfertigung
  39. Layoutplanung
  40. Dreidimensionales Layout für Mikrofabriken
  41. Vorschau/Preview
  42. Vorschau
https://doi.org/10.3139/104.110140

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