Entwicklung und Einsatz neuartiger Werkzeugelektroden mit außenliegenden Spülkanälen zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit beim funkenerosiven Bohren
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das übergeordnete Ziel des Forschungsvorhabens bestand in der Entwicklung innovativer Werkzeugelektroden für das funkenerosive Bohren. Dies sollte durch die Identifikation und Implementierung optimaler Geometrien für außenliegende Spülkanäle realisiert werden. Systematische Analysen bestätigten, dass dies die Spülbedingungen im Arbeitsspalt s, insbesondere bei großen Bohrtiefen bzw. hohen Aspektverhältnissen φ, verbessert. Für zwei Querschnittsgeometrien in V- und U-Form wurden Regressionsgleichungen abgeleitet, die den Einfluss geometrischer Parameter, wie Nutbreite bN, Nutanzahl N oder Nutwinkel αN, auf Prozessgrößen, wie Abtragrate V̇ W, Verschleiß ϑ, Konizität α und den lateralen Arbeitsspalt sL, mathematisch beschreiben. Diese Modelle ermöglichen eine bedarfsgerechte Anpassung der Spülkanalgeometrien. Neben dem dominanten Einfluss des Spüldrucks pf, der geometrische Anpassungen dämpft, zeigte sich, dass jede Spülkanalgeometrie einen individuellen Arbeitspunkt strömungsmechanischer Größen, wie Drehzahl n und Spüldruck pf aufweist, um die Abtragprodukte des Bohrprozesses effizient zu evakuieren. Messungen und Simulationen erlaubten bisher unbekannte Einblicke in die hochfrequenten Vorgänge im Arbeitsspalt s und die Evakuierung der Abtragprodukte. Dazu wurden Hochgeschwindigkeitskameras, Signalanalysen sowie synchrone Aufzeichnungen von Vorschubgeschwindigkeit vf und Prozesssignalen genutzt. Eine automatische Signalanalysesoftware unterstützt die prozessbegleitende Auswertung im Streaming-Modus. Die Ableitung prozessverbessernder Spülkanalgeometrien und die Bereitstellung neuartiger Werkzeugelektroden für Bohrungen mit hohen Aspektverhältnissen φ waren erfolgreich.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Novel Advances in Machine Tools, Tool Electrodes and Processes for High-Performance and High-Precision EDM. Procedia CIRP, 113, 611-635.
Uhlmann, Eckart; Polte, Mitchel & Yabroudi, Sami
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Echtzeit-Energieüberwachung in der Funkenerosion/Real-time energy monitoring in electrical discharge machining – Advanced software practices for signal analysis and classification. wt Werkstattstechnik online, 113(07-08), 304-310.
Uhlmann, Eckart; Polte, Mitchel; Yabroudi, Sami; Thißen, Kai & Penske, Wilhelm
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Helical Electrodes for Electro-Discharge Drilling: Experimental and CFD-Based Analysis of the Influence of Internal and External Flushing Geometries on the Process Characteristics. Journal of Manufacturing and Materials Processing, 7(6), 217.
Uhlmann, Eckart; Polte, Mitchel; Yabroudi, Sami; Gerhard, Nicklas; Sakharova, Ekaterina; Thißen, Kai & Penske, Wilhelm
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Localization of Discharges in Drilling EDM Through Segmented Workpiece Electrodes. Lecture Notes in Production Engineering, 209-218. Springer International Publishing.
Thißen, K.; Yabroudi, S. & Uhlmann, E.
