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Entwicklung gedämpfter Werkzeugaufnahmen für lang auskragende rotierende Werkzeuge

isoloc war Teilnehmer beim projektbegleitenden Ausschuss "Entwicklung gedämpfter Werkzeugaufnahmen für lang auskragende rotierende Werkzeuge (GDW)" am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW), Hannover

Problemstellung:

Beim  Einsatz  von  Fräswerkzeugen  stellt  die  Werkzeugaufnahme  als  Schnittstelle  zwischen  Werkzeug  und Spindel eine wesentliche Einflussgröße auf das Prozessverhalten dar. Insbesondere bei lang auskragenden Werkzeugaufnahmen  spielen  die  dynamischen  Eigenschaften  der  Werkzeugaufnahme  eine  entscheidende Rolle für die Prozessstabilität. Der Einsatz lang auskragender Werkzeugaufnahmen ist erforderlich, wenn an schwer  zugänglichen  Stellen  bearbeitet  werden  muss, tiefe Taschen zu fräsen sind oder  tiefe  Bohrungen erzeugt werden sollen. Durch die hohe Auskraglänge des Werkzeughalter-Werkzeug-Systems und das hohe Länge-zu-urchmesser-Verhältnis kommt es leicht zu Prozessinstabilitäten bei denen die  dynamischen Eigenschaften des Werkzeughalters eine maßgebliche Rolle spielen. Während bei Fräsprozessen  hauptsächlich Biegeschwingungen zur Instabilität führen, sind bei Bohrprozessen Torsionsschwingungen problematisch. Unzulänglich gedämpfte Werkzeugaufnahmen vermindern die Prozessstabilität und die Oberflächenqualität, erhöhen den Verschleiß und erzeugen einen belastenden Lärmpegel. Instabile Prozesse erzeugen Ausschuss und können überdies zum Bruch der Werkzeugaufnahme oder  des  Werkzeugs  führen. Als Folge müssen Prozessparameter wie  Drehzahl  und Schnitttiefe reduziert werden, wodurch wiederum das Zeitspanvolumen und somit die Ausbringungsrate sinkt. Darüber hinaus wird die Leistungsfähigkeit der Maschine nicht ausreichend ausgenutzt.

Forschungsziel:

Erhöhung der Prozessstabilität bei der Zerspanung mit lang auskragenden rotierenden Werkzeugen durch den Einsatz einer neuartigen gedämpften Werkzeugaufnahme. Die Werkzeugaufnahme kompensiert die Nachteile der hohen dynamischen Nachgiebigkeit.

Forschungszeitraum: 2017 - 2018