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Un­ter­su­chun­gen zur Optimierung der Schneidengestalt von VHM-Wendelbohrern für die Bearbeitung von warmfesten Nicke­lbasis­legierungen am Bei­spiel von Inconel 718

Bei der Bohrbearbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe wie Inconel 718 wird die Pro­duk­ti­vi­tät ins­be­son­de­re durch die einsetzbaren Schnittparameter begrenzt. Werden diese nicht moderat gewählt, verkürzen sich die Werk­zeug­standwege drastisch und die Bearbeitungsqualität nimmt ab. Um diese pro­duktionswirtschaftliche Limitierung zu verschieben, wird innerhalb dieses Projektes der wis­sen­schaft­liche Ansatz verfolgt, die Freifläche von VHM‑Bohr­werkzeugen mit einer geometrischen Modifikation zu versehen. Diese besteht aus schleiftechnisch eingebrachten Absätzen an der Freifläche, die den Kühlschmierstoff gezielt in Rich­tung der Werkzeugschneide lenken. Durch erhöhte Strömungsgeschwindigkeiten im Be­reich der Schneidenecken wird die Wärmeabfuhr aus dem Prozess ver­bessert, wodurch die thermische Be­las­tung des Schneidstoffs sinkt. Dies resultiert auch in einer geringeren Beeinflussung der gefertigten Oberflächenrandzonen, die ins­be­son­de­re bei hohen Schnitt­werten durch weiße Schichten und Aufhärtungszonen gekennzeichet sind. Das Ziel dieses Projektes besteht in der Ent­wick­lung und dem Ein­satz der Freiflächenmodifikation, um die Pro­duk­ti­vi­tät des Bohrprozesses zu steigern und kostenintensive Nachbearbeitung zu mi­ni­mie­ren.

In den bislang durchgeführten Un­ter­su­chun­gen wurden die auf das Werk­zeug einwirkenden thermomechanischen Belastungen er­mit­telt, um die Freiflächen­modifikation geometrisch auszulegen. Dazu wurde ein CAD-Modell des modifi­zierten Werkzeugs erstellt und mit­hil­fe von FEM-Si­mu­la­ti­onen sichergestellt, dass das reale Werk­zeug dem Prozess standhalten wird. CFD-Analysen haben zudem ergeben, dass durch die Einbringung eines Absatzes an der Freifläche der Kühlschmierstofffluss signifikant ver­bessert wird. Die Modifikation wurde auf einer Werkzeugschleifmaschine der Firma Schütte durch­ge­führt und die modi­fizierten Werk­zeuge an­schlie­ßend eingesetzt. In diesen ex­pe­ri­men­tel­len Un­ter­su­chun­gen wurde nach­ge­wie­sen, dass auf diese Weise modifizierte Werk­zeuge signifikant geringere Schneidentemperaturen und erheblich verlän­gerte Standwege im Vergleich zu Standardwerkzeugen aufweisen. Diese Effekte waren bei hohen Schnittgeschwindigkeiten be­son­ders ausgeprägt. Eine deutliche Reduktion verkokter Kühlschmierstoffrückstände hinter den Haupt- und Nebenschneiden deutet auf eine bessere Ver­sor­gung dieser Bereiche mit Kühlschmierstoff hin, die zu einer effektiveren Kühlschmierung führt. Dies lässt sich auch durch die signifikante Verringerung von Werkstoffanhaftungen an den Führungsfasen der Werk­zeuge belegen, wodurch sich die erzielbare Bohrung­sgüte deutlich verbesserte.

In wei­te­ren Un­ter­su­chun­gen wird das Kühlschmierstoff-Strömungsverhalten an den Werkzeugen ex­pe­ri­men­tell un­ter­sucht, um die simulationsbasiert gewon­nenen Erkennt­nisse zu validieren. Darüber hinaus wird der Ein­fluss einer Beschichtung der Nuten an der Freifläche un­ter­sucht, von der bei einer in­dus­tri­el­len Applikation der Freiflächenmodifikation auszugehen ist. Parallel dazu wird eine Betrachtung alternativer Ver­fah­ren zur Einbringung einer Freiflächenmodifikation an VHM-Wendelbohrern durch­ge­führt.

© ISF
Ent­wick­lung der Freiflächenmodifikation für VHM-Wendelbohrer

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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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