Entwicklung und Untersuchung vollkeramischer Mikrofräswerkzeuge mit Durchmessern ≤ 50 µm
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem Forschungsprojekts sollten erstmalig vollkeramische Mikrofräswerkzeuge mit Durchmessern ≤ 50 µm hergestellt und angewendet werden. Aufgrund des keramischen Werkzeugsubstrats wurden analog zur konventionellen Zerspanung Verschleißvorteile gegenüber Hartmetallwerkzeugen, insbesondere bei hohen Schnittgeschwindigkeiten, erwartet. Entsprechend wurden keramische Substratmaterialien aufgrund ihres Eigenschaftsprofils ausgewählt. Auf Basis der erreichbaren Werkzeuggeometrie, Schneidkantenschärfe und des Verschleißverhalten in Fräsversuchen wurde das Y-TZP Substrat als zur Werkzeugherstellung am besten geeignetes identifiziert. Um eine stabile Werkzeugherstellung mit gleichbleibender Qualität sicherzustellen, wurde ein Abrichtschritt in den Schleifprozess integriert. Mit den so hergestellten Werkzeugen konnte in dem Thermoplast PMMA eine deutliche Verschleißreduktion gegenüber Hartmetallwerkzeugen erreicht werden. In weiteren Untersuchungen in PMMA wurde die Hypothese aufgestellt, dass Ploughing bei den Keramikwerkzeugen nicht langsam mit fallendem Verhältnis von Spanungsdicke zu Schneidkantenradius ansteigt, sondern mit hoher Wahrscheinlichkeit einen Schwellwert besitzt ab dem Ploughing auftritt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Manufacture of novel all‐ ceramic micro end mills. Proceedings of the 20th euspen International Conference (2020): S. 113-114
T. Mayer; S. Kieren-Ehses; M. Heintz; B. Kirsch & J.C. Aurich
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Atomic force microscope for in situ micro end mill characterization - Part I: Integration into a desktop sized machine tool. Proceedings of the 21st euspen International Conference (2021): S. 463-466.
S. Kieren-Ehses; T. Mayer; B. Kirsch & J.C. Aurich
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Atomic force microscope for in situ micro end mill characterization - Part II: Development of an algorithm to characterize the cutting edge radius of micro end mills. Proceedings of the 21st euspen International Conference (2021): S. 493-496
T. Mayer; S. Kieren-Ehses; B. Kirsch & J.C. Aurich
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An investigation of the influence of the coating on the tool lifetime and surface quality for ultra-small micro end mills with different diameters. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, 37, 92-102.
Aurich, Jan C.; Kieren-Ehses, Sonja; Mayer, Tobias; Bohley, Martin & Kirsch, Benjamin
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Dressing of grinding wheels for the manufacture of all-ceramic micro end mills. Proceedings of the 22nd euspen International Conference (2022): S. 479-482.
T. Mayer; S. Kieren-Ehses; B. Kirsch & J.C. Aurich
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Herstellung und Anwendung vollkeramischer Mikroschaftfräser. Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, 117(7-8), 475-478.
Mayer, Tobias; Kieren-Ehses, Sonja; Kirsch, Benjamin & Aurich, Jan C.
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Micro milling of brass and commercially pure titanium with all-ceramic micro end mills made from four different ceramic tool substrates. Proceedings of the 22nd euspen International Conference (2022): S. 455-458
T. Mayer; S. Kieren-Ehses; B. Kirsch & J.C. Aurich
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Comparison of different 3Y-TZP substrates for the manufacture of all-ceramic micro end mills with respect to the cutting edge radius and the tool wear. Manufacturing Letters, 38, 44-46.
Mayer, Tobias; Kieren-Ehses, Sonja; Kirsch, Benjamin & Aurich, Jan C.
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Development of an angular position detection method to accurately characterize high speed spindles without encoders. Proceedings of the 23rd euspen International Conference (2023): S. 215-219.
T. Mayer; A. Lange; A. Schulz; B. Kirsch & J.C. Aurich
