Influence of continuously and discontinuously honed cutting edges on the wear behavior of cutting tools for turning operations - II
Final Report Abstract
Die Arbeitshypothese für das durchgeführte Forschungsvorhaben lautete: „Durch die Ausprägung der Werkzeugmikrogeometrie lassen sich das Trenn- und Verformungsverhalten des Werkstückmaterials direkt vor der Schneidkante, die Verteilung und das Niveau der Lastspannungen und die Temperaturen im Werkzeug sowie der daraus resultierende Werkzeugverschleiß beeinflussen und an die Prozessanforderungen anpassen“. Die Erkenntnisse dieses Forschungsvorhabens konnten aufzeigen, dass das Trenn- und Verformungsverhalten des Werkstückmaterials durch die Ausprägung der Mikrogeometrie beeinflusst wird. Zudem konnte aufgezeigt werden, dass der Einfluss der Mikrogeometrie auf das Trenn- und Verformungsverhalten unabhängig vom Werkstoff ist. Zur Ermittlung der mechanischen Schneidkeilbelastung wurde eine neue Methode entwickelt. Die entwickelte Methode erlaubt erstmalig die Ermittlung der Spannungsverteilung innerhalb der Werkzeugmikrogeometrie. Auf Basis dieser Methode wurde ein Modell entwickelt, mit dem die Normalspannungen am Schneidkeil auf Basis von Werkstoffeigenschaften berechnet werden können. Hinsichtlich der ermittelten Spannungen und Temperaturen am gesamten Schneidkeil konnte anschließend aufgezeigt werden, dass die resultierenden Lasten durch die Werkzeuggeometrie beeinflusst werden. Beispielsweise resultiert durch die Erhöhung des Schneidkantenabschnitts unabhängig vom Werkstoff eine erhöhte Belastung der Freifläche. Das Verhalten der Werkzeugmikrogeometrie auf die Verteilung der Lasten ist dabei unabhängig vom Werkstoff. Der Werkstoff bestimmt hingegen die Höhe der thermo-mechanischen Belastungen. Dieses wird ferner dadurch bestätigt, dass in den Verschleißuntersuchungen die Verschleißform durch die Mikrogeometrie festgelegt wird, allerdings die Verschleißrate durch den Werkstoff bestimmt wird. Auf Basis dieser Erkenntnisse kann folglich festgehalten werden, dass die Werkzeugmikrogeometrie durch die Anpassung an die Werkstoffeigenschaften festzulegen ist. Darüber hinaus wurde im Vorhaben ein Modell zur Auslegung der Werkzeugmikrogeometrie auf Basis der Werkstoffeigenschaften hergeleitet. Eine Gegenüberstellung mit aus der Literatur durchgeführten experimentellen Zerspanuntersuchungen zeigte dabei eine ausreichende Genauigkeit des Gesamtmodells.
Publications
- Cutting edge geometries. CIRP Annals-Manufacturing Technology 63(2) S. 631-653 2014
Denkena, B., D. Biermann
(See online at https://doi.org/10.1016/j.cirp.2014.05.009) - Automatisierung: Eine Frage der Schneidkantenverrundung, Werkstatt und Betrieb, 2016
Denkena, B., Grove, T., Bergmann, B.
