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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.

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

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Anfahrt & Lageplan

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

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

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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).

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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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