Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Flexible Feinstbearbeitung von Funktionsflächen mit alternativen Werkzeugkonzepten - FlexFeinst

Um den hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität von Funktionsflächen gerecht zu werden, wird im Anschluss an die Feinbearbeitung oftmals eine Finishingbearbeitung durchgeführt. Standardmäßig eingesetzte Finishingverfahren sind in der Regel auf Spezialmaschinen angewiesen und können zeit- und ressourcenintensiv sowie unflexibel sein. Eine Integration der Finishingbearbeitung in die vorhandenen Maschinensysteme der KMU soll die bestehenden Nachteile verringern bzw. vermeiden. Hohes Potential dafür bietet das Bürstspanen mit abrasivem Medium. Aufgrund unzureichender Kenntnisse über die Zerspanvorgänge bleibt das Potential bisher ungenutzt.

Der Aufbau allgemeiner Kenntnisse zum Zerspan- und Verschleißverhalten beim Bürstspanen mit abrasivem Medium stellt das übergeordnete Ziel des Forschungsvorhabens dar. Diese können aus dem Einfluss der Prozessparameter auf das Arbeitsergebnis gewonnen und in Prozessmodellen zusammengefasst werden. Dazu sollen werkzeugspezifische Kennwerte und ein stationäres Zerspanverhalten ermittelt, eine Abrichtstrategie entwickelt, technologische Untersuchungen durchgeführt, Prozessmodelle aufgestellt, Bearbeitungsstrategien erarbeitet und die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens geprüft werden. Die Ergebnisse sollen es ermöglichen an Funktionsflächen aus gehärteten Stahlwerkstoff Oberflächenqualitäten von Ra < 0,2 µm prozesssicher und wirtschaftlich zu fertigen.

Zeit- und kostenintensive Bearbeitungstests bei der Auslegung der Prozesse und Werkzeuge beim Bürstspanen könnten mit Kenntnissen über die Zerspanvorgänge vermieden werden. Darüber hinaus würde die Bürstbearbeitung zu einer Steigerung der Vielseitigkeit der Anlagensysteme der Feinbearbeitung führen. Insbesondere bei KMU die Bürstwerkzeuge und Schleifmaschinen herstellen sowie Anwender der Fein- und Finishingbearbeitung sind, ist mit einer Diversifizierung des Angebotes, einer deutlichen Verbesserung der Wirtschaftlichkeit und der Schaffung neuer Arbeitsplätze zu rechnen.

Ergebniszusammenfassung:

Das Ziel des Forschungsprojektes „Flexible Feinstbearbeitung von Funktionsflächen mit alternativen Werkzeugkonzepten“ stellte der Aufbau von allgemeingültigen Kenntnissen zum Zerspan- und Verschleißverhalten beim Bürstspanen mit gebundenem Schleifmittel von Werkstücken aus gehärtetem Einsatzstahl der Sorte 16MnCr5 dar. Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse konnten ein produktiver Nachbearbeitungsprozess mit abrasiven Bürstwerkzeugen maschinenintegriert auf den Bearbeitungssystemen der vorhergehenden Schleifbearbeitung durchgeführt, eine Abrichtstrategie entwickelt und ein stationäres Zerspanverhalten abgeleitet werden. Dies ermöglichte die Ermittlung vergleichbarer Ergebnisse während der technologischen Untersuchungen. In den technologischen Untersuchungen konnten somit die Einflüsse der Prozessparameter auf die Arbeitsergebnisse und das Verschleißverhalten ermittelt werden, die weiterführend zur Erstellung von empirischen Prozessmodellen verwendet wurden. Aus den Prozessmodellen konnten schlussendlich effiziente Bearbeitungsstrategien abgeleitet werden, die gegenüber anderen Fertigungsverfahren Vorteile bei der lokalen Nachbearbeitung von Oberflächen aufweisen könnten.