Entwicklung eines ganzheitlichen Lösungsansatzes zur Steigerung der Bohrungsqualität beim Hochgeschwindigkeitsreiben unter besonderer Berücksichtigung niederfrequenter Pendelschwingungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eberhard Abele
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 257237303

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Steigerung der Bohrungsqualität beim Reiben mit mehrschneidigen Werkzeugen durch die Reduzierung der Auswirkung niederfrequenter Lateralschwingungen. Gegenstand der Untersuchungen bilden daher Mehrschneidenreibahlen aus Hartmetall mit einem Durchmesser von d = 10 mm und einer Auskraglänge von 4xd. Die Anzahl der Schneiden sowie die Teilungswinkel ergeben sich nach Projektfortschritt aus den Ergebnissen der Prozesssimulation (Stand der Technik sind in diesem Durchmesserbereich Werkzeuge mit 6 Schneiden und einer geringfügigen Ungleichteilung von etwa 3-5°). Um die Entstehungsursache der Pendelschwingungen im Detail abbilden und verstehen zu können, wird ein dynamisches Simulationsmodell (Mehrkörpermodell) implementiert, welches neben der stationären Prozessphase auch die für die Entstehung der Schwingungen relevante instationäre Eindringphase der Schneiden berücksichtigt. Das entwickelte Mehrkörpermodell ermöglicht in einem zweiten Schritt die einfache und kostengünstige Variation relevanter Geometriekenngrößen am Reibwerkzeug sowie die Beurteilung der Auswirkung auf die erreichbare Bohrungsqualität. Die dabei zum Einsatz kommenden Methoden verfolgen werkzeugseitig das Ziel, sowohl das mechanische Belastungskollektiv an den Hauptschneiden zu senken als auch die Führungsfunktion im Bereich der Nebenschneiden zu erweitern, damit das Eindringen der Schneiden in das umgebende Werkstück vermindert wird. Um jedoch einen entscheidenden Beitrag zur Senkung der Herstellkosten leisten zu können, muss das entwickelte Reibwerkzeug neben einer prozesssicheren Einhaltung der geforderten Kreisformtoleranzen (und damit auch der Zylinderformtoleranz) über der gesamten Einsatzdauer auch einen erhöhten Standweg im Vergleich zu extrem ungleich geteilten Reibahlen aufweisen.Daher ist durch das beantragte Grundlagenprojekt explizit zu klären, welche Störgrößen und Wirkzusammenhänge während der instationären Prozessphase niederfrequente Lateralschwingungen hervorrufen und welche geometrischen Veränderungen müssen an den Haupt- und Nebenschneiden vorgenommen werden, um die Auswirkung der Pendelbewegung zu reduzieren. Zudem gilt es zu identifizieren, welche weiterführenden Modifikationen am Reibwerkzeug sind notwendig, um die geforderte Einsatzdauer (Standweg) prozesssicher zu erreichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen