Untersuchungen zur Optimierung der Schneidengestalt von VHM-Wendelbohrern für die Bearbeitung von warmfesten Nickelbasislegierungen am Beispiel von Inconel 718

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dirk Biermann
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 327963939

Das beantragte Vorhaben schließt an das Vorgänger DFG-Projekt an, in dessen Rahmen umfangreiche Untersuchungen zur Analyse der bei der Bohrbearbeitung von Inconel 718 auftretenden Belastungen durchgeführt worden sind. Dabei wurden unter anderem die thermomechanischen Belastungen an der Werkzeugschneide sowie die Kontaktzone zwischen Werkzeug und Werkstück untersucht, um Erkenntnisse über den Bohrprozess zu erhalten. Auf Basis der erzielten Ergebnisse wurden Bohrwerkzeuge entwickelt, gefertigt und eingesetzt, die über einen geometrischen Absatz an der Freifläche verfügen. Diese Modifikation führte zu einer signifikanten Steigerung des Standwegs, insbesondere bei Schnittwertkombinationen mit erhöhter Produktivität. Das Ziel dieses Projekts besteht daher in der Weiterentwicklung des grundlegenden Konzepts einer abgesetzten Freifläche durch gezielte Einbringung geometrischer Strukturen, die dazu dienen, den Kühlschmierstofffluss zu leiten, um die Schneidkante effizient zu kühlen und Reibung an der Freifläche weiterhin zu minimieren.Durch detaillierte simulative und experimentelle Analysen werden zunächst der Kühlschmierstoffstrom sowie die sich einstellenden mechanischen und thermischen Wechselwirkungen an Bohrwerkzeugen mit einem Absatz an der Freifläche untersucht, um die Kühlwirkung dieser Modifikation zu evaluieren. Darauf aufbauend erfolgt die zielgerichtete Auslegung komplexer Freiflächenstrukturen mithilfe der Computational Fluid Dynamics Simulation (CFD). Die auf diese Weise entwickelten Werkzeuge werden anschließend, entweder durch laser- oder schleiftechnische Bearbeitung, gefertigt und in experimentellen Versuchen eingesetzt. Neben Versuchen zur Ermittlung der Werkzeugstandzeit werden Analysen der resultierenden thermischen Belastung sowie Untersuchungen zum Einfluss auf die Kühlschmierstoffströmung durchgeführt, um die simulativ ermittelten Vorteile der komplexen Freiflächenstruktur zu validieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen