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Grundlagenuntersuchung zum Einfluss einer Funktions­flächen­strukturierung von Fräswerkzeugen auf die Prozessstabilität

Die Produktivität spanender Fertigungsprozesse wird häufig durch das Auftreten dynamischer Effekte, wie dem regenerativen Rattern, begrenzt. Im Stand der Technik werden fünf Möglichkeiten zur Beeinflussung der Prozessdynamik definiert: Maximierung der Steifigkeit des Produktionssystems, Maximierung der strukturellen Dämpfung des Produktionssystems, Optimierung der Prozessparameter, Maximierung der Prozessdämpfung und Störung des Regenerativeffekts. Eine Erhöhung der Steifigkeit oder der strukturellen Dämp­fung eines Produktionssystems stellt eine große konstruktive Herausforderung dar. Die optimale Auslegung und Parametrisierung eines Produktionsprozesses erfordern eine detaillierte Bestimmung prozessspezifischer dynamischer Eigenschaften des Produktionssystems sowie weiterer Prozessgrößen. Eine Maximierung der Prozessdämpfung und Störung des Regenerativeffekts ist weitgehend unabhängig von den Rahmenbedingungen seitens des Produktionssystems und -prozesses, weshalb diese Methoden im Sinne einer universell anwendbaren Strategie zur Produktivitätssteigerung besonders interessant sind.

Der vorgestellte Projektansatz sieht eine Dämpfung oder Störung regenerativer Schwingungen durch Einsatz einer gezielten Strukturierung der stirnseitigen Funktionsflächen eines Fräswerkzeugs vor. Entsprechend der Arbeitshypo­these (Abb. A) sollen diese Strukturen z. B. Querkräfte aufnehmen, die Schnittbewegung führen oder Reibungseffekte verursachen und somit dynamischen Auslenkungen entgegenwirken. Im Rahmen experimenteller Untersuchungen konnte das prozessstabilisierende Potential einer definierten Funktions­flächen­strukturierung aufgezeigt werden. Dabei wurden die Frei­flächen der Stirnschneide eines HSS-Fräswerkzeugs mit zirkularen Strukturen präpariert (Abb. B), eingesetzt und hinsichtlich der experimentell ermittelten Stabilitätsgrenze bewertet. Es konnte eine drehzahlunabhängige Steigerung der Prozessstabilität und Produktivität von bis zu 60 % erzielt werden (Abb. C). Ziel des Forschungsprojektes ist die grundlegende Erforschung der Wirkzusam­menhänge zwischen der Strukturgestalt und der Prozessdynamik. Hierzu wird zunächst ein Analogierversuchsstand entwickelt, welcher die Komplexität des Spanbildungsprozesses vom Fräsen auf einen Orthogonalschnitt reduziert. Im Rahmen grundlegender Untersuchungen wird der Einfluss verschiedener Strukturmerkmale beim Einsatz präparierter Schneidkörper auf den Spanbil­dungsprozess messtechnisch erfasst und analysiert. Anschließend werden ausgewählte Strukturvarianten auf rotationssymmetrische Fräswerkzeuge übertragen, eingesetzt und hinsichtlich ihres Potentials zur Prozessstabi­lisierung im Fräsprozess bewertet.

© ISF
Projektspezifische Arbeitshypothese (A), exemplarische Darstellung strukturierter Fräswerkzeuge (B) und repräsentative Ergebnisse von Einsatztests zur Prozessstabilisierung (C).

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Anfahrt & Lageplan

Von der A1

Vom Autobahnkreuz Dortmund/Unna auf die A44 Richtung Dortmund, diese geht in die B1 über. Ausfahrt Dortmund-Dorstfeld, Richtung Universität (weiter siehe Karte).

Von der A 45

Ausfahrt Dortmund-Eichlinghofen, Richtung Universität (weiter siehe Karte).

Alternativ können Sie sich die Anfahrt auch berechnen lassen: Google Maps.

Anreise mit der Bundesbahn bis Dortmund oder Bochum Hbf.

Ab Dortmund Hbf mit der S1 Richtung Düsseldorf bis zur Haltestelle Dortmund Universität (7 Minuten Fahrzeit).

Ab Bochum Hbf mit der S1 Richtung Dortmund bis zur Haltestelle Dortmund Universität (14 Minuten Fahrzeit).

Die S-Bahn fährt in beide Richtungen regelmäßig alle 20 Minuten. Von der S-Bahn Haltestelle aus mit der H-Bahn (Haltestelle S-Universität) bis zur Haltestelle Campus Süd (1 Station, fährt im 10 Minuten-Takt).

Zu den Wahrzeichen der TU Dortmund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dortmund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Campus Süd und Dortmund Universität S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Campus Nord und Campus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zurück.

Vom Flughafen Dortmund

Mit dem Taxi zur TU Dortmund, Campus Süd (min. 20 Min und 30,- EUR) (siehe Karte)

Vom Flughafen Düsseldorf

Mit der S-Bahn Linie S1 Richtung Dortmund bis Haltestelle Dortmund-Universität (ca. 90 Min). Von hier mit der H-Bahn Richtung Campus Süd oder Eichlinghofen (fährt alle 10 Min) bis Campus Süd (ca. 3 Min)

Die Einrichtungen der Technischen Universität Dortmund verteilen sich auf den größeren Campus Nord und den kleineren Campus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hochschule im angrenzenden Technologiepark. Genauere Informationen können Sie den Lageplänen entnehmen.

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