Wirkmechanischen und Auslegung der Kühlschmierstoffzufuhrbedingungen bei der Fräsbearbeitung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Berend Denkena
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 572264323

Die gezielte Auslegung von KSS-Zufuhrbedingungen bei Zerspanprozessen zeigt signifikantes Potential die Nachhaltigkeit von Zerspanprozessen signifikant durch eine Reduktion des Energieverbrauchs zu steigern. Grundlegende Erkenntnisse zu Wirkmechanismen existieren derzeit vor allem für den kontinuierlichen Schnitt. Die Fräsbearbeitung unterscheidet sich jedoch signifikant durch zeitvariante Spanungsquerschnitte und eine zyklische Neubenetzung der Schneide mit Kühlschmierstoff. Infolgedessen liegen keine Modellierungsansätze vor, die zur gezielten Werkzeug- und Prozessauslegung unter Berücksichtigung der KSS-Strategie genutzt werden können. Somit wird erhebliches Potential zur Steigerung der Energieeffizienz von Fräsprozessen nicht ausgeschöpft. Aus dem Stand des Wissens leitet sich somit die Arbeitshypothese des geplanten Vorhabens ab: „Durch die Kenntnis der lokalen Wirkphänomene von Kühlschmierstoffen entlang des Schneidkeils im unterbrochenen Schnitt kann die KSS-Zufuhr bei der Fräsbearbeitung ausgelegt werden, um die Energieeffizienz und Produktivität von Zerspanungsprozessen zu steigern.“ Das Hauptziel ist daher, der Erkenntnistransfer der Wechselwirkung zwischen KSS und dem Einsatzverhalten aus Grundlagenuntersuchungen auf den unterbrochenen Schnitt zur Auslegung von KSS-Strategien zur Effizienzsteigerung von industriellen Fräsprozessen. Der Anwendungspartner LMT Tools Systems GmbH & Co. KG wird dazu befähigt, KSS-Strategien, Werkzeuge und Beschichtungen basierend auf Wirkmechanismen von KSS auszulegen, um die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern. Hierfür ist zunächst Verständnis der Strahlcharakteristik von Fräswerkzeugen im Eingriff notwendig. Die vorhandene Methodik zur Untersuchung des Einflusses der KSS-Zufuhr auf die Schneidkeilbelastung wird auf Grundlage dieser Kenntnisse auf den unterbrochenen Schnitt erweitert und zur Analyse der thermomechanischen Wechselbelastung beim Fräsen genutzt. Da Werkzeugbeschichtungen einen entscheidenden Faktor bei der Leistungsfähigkeit von Zerspanwerkzeugen darstellen, werden die Kenntnisse der Wirkung von KSS um den Einfluss der Beschichtungseigenschaften auf die Schneidkeilwechselbelastung erweitert. Anschließend erfolgen Verschleißuntersuchungen unter Variation der KSS-Zufuhr um Kenntnisse ebendieser auf das Einsatzverhalten von Fräswerkzeugen zu erlangen. Zuletzt wird auf Grundlage der erlangten Kenntnisse eine Methodik KSS-Zufuhr entwickelt und anhand eines weiteren Werkstoffs erprobt und validiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: LMT Tools Systems GmbH & Co. KG