Analysis of plastic-mechanical actions in the chip formation zone on high-speed cutting of deep holes with gun-drilling tools

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Uwe Heisel
• Subject Area: Metal-Cutting and Abrasive Manufacturing Engineering
• Term: from 2002 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5315236

Aufgrund der höheren erreichbaren Bearbeitungsqualität, der kürzeren Hauptzeit und der daraus resultierenden allgemeinen Kostenreduktion erfährt die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (HSC-Bearbeitung) derzeit in vielen Bereichen der Fertigung große Aufmerksamkeit. Bei der HSC-Bearbeitung lassen sich höhere Zerspanvolumina bei niedrigen Schnittkräften und damit geringen Werkzeugdeformationen erreichen. Letzteres ist bei sensiblen Prozessen z.B. dem Fertigen tiefer Bohrungen kleinster Durchmesser von großer Bedeutung. Im Vergleich zur konventionellen Zerspanung liegen bei der HSC-Bearbeitung eine Reihe von Eigenschaften vor, die eine maßgebliche Rolle bei der Auslegung einer konkreten Fertigungsaufgabe spielen und daher bekannt sein müssen. Zu diesen Eigenschaften gehören die Kenngrößen der plastischen Verformung von Werkstoff-Volumenelementen in der Zerspanzone, die energetischen Vorgänge (Energietransformation) bei der Zerspanung, der Koeffizient der Spanstauchung, die Kontaktlänge zwischen der Spanebene des Werkzeuges und dem Span, die Zeitverzögerung der plastischen Verformung u. a. Die Bestimmung dieser Eigenschaften erlaubt einerseits eine optimierte Auslegung des Werkzeug-Schneidkeils nach festgelegten Qualitätskriterien und andererseits die Berechnung der Belastung und Deformation des Werkzeuges sowie die Definition der notwendigen Prozessrandbedingungen. Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die Bestimmung von HSC-Zerspanbereichen für das Tieflochbohren kleiner Durchmesser, innerhalb derer eine prozesssichere und wirtschaftliche Bearbeitung möglich ist. Das Forschungsvorhaben ist in drei grundlegende Arbeitsschritte gegliedert: Die Untersuchung der plastomechanischen Effekte in der Zerspanzone, die Erarbeitung eines FE-Modells bezüglich der Wechselwirkung zwischen Schneidkeil und Werkstück sowie die Auslegung eines Einlippenwerkzeuges zur HSC-Bearbeitung tiefer Bohrungen. Das Ziel des ersten Jahres ist, aufbauend auf dem heutigen Kenntnisstand zu den Wirkmechanismen in der Zerspanzone, die theoretische und experimentelle Ermittlung der Eigenschaften des mechanisch und thermisch belasteten defomierten Zustandes des Werkstoffs bei der HSC-Bearbeitung tiefer Bohrungen.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1057: Spanen metallischer Werkstoffe mit hohen Geschwindigkeiten