Optimierung von Mikrofräsprozessen durch gezielte werkstückseitige Schwingungsanregung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 218629877

Der Mikrofräsprozess ist im Formen- und Werkzeugbau fest etabliert und findet zunehmend im Bereich der Medizin- und Biotechnik Anwendung. Im Vergleich zu anderen Verfahren zeichnet er sich insbesondere durch ein hohes Maß an Geometrieflexibilität und Prozessgeschwindigkeit aus. Begrenzt wird die Leistungsfähigkeit des Prozesses vor allem durch die Härte des zu bearbeitenden Materials und dem damit verbundenen Werkzeugverschleiß sowie einer hohen Anfälligkeit zum Werkzeugbruch. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, mit Hilfe eines geregelten, schwingungsunterstützten Zusatzsystems einen Beitrag zur Optimierung des Hochpräzisionsfräsprozesses mit Schaftwerkzeugen zu leisten. Durch eine hochdynamische Verlagerung des Werkstücks währendder Bearbeitung soll eine gezielte Prozessbeeinflussung erreicht werden. Zu diesem Zweck wird das Werkstück unter Verwendung einer geeigneten Aktorik horizontal in zwei Raumrichtungen zum Schwingen angeregt. Die Anregungssignale werden dabei mit Hilfe einer Echtzeitumgebung inAbhängigkeit des Drehwinkels der Werkzeugspindel geregelt.Durch Variation von Richtung, Frequenz, Amplitude und der Phasenverschiebung zwischen dem Werkzeugeingriff und der Werkstückanregung lassen sich dadurch gezielt Prozessbedingungeneinstellen. Die Bearbeitungsergebnisse sollen im Hinblick auf erreichbare Oberflächenqualitäten, Werkzeugverschleiß und sich ausbildende Oberflächentopographien untersucht werden. Die experimentellen Untersuchungen werden durch eine Modellierung der Schneidkantentrajektorien begleitet, wodurch eine gezielte und reproduzierbare Oberflächenstrukturierung möglich gemachtwerden soll.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen