Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Schartigkeit von Fräsern

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Kenntnis des Einflusses der Fräserherstellung auf die Schneidkantenschartigkeit und deren Wirkung auf das Einsatzverhalten sowie die Entwicklung einer Kenngröße zur Bewertung der Schartigkeit. Zur Erreichung des Ziels sind vier Arbeitspakete geplant. Ziel des ersten Arbeitspakets ist die Kenntnis des Einflusses der Prozesskette zur Herstellung von Fräswerkzeugen auf die Schartigkeit. Dies bildet die Grundlage zur gezielten Einstellung der material- und prozessspezifischen Schartigkeit. Im zweiten Arbeitspaket werden experimentelle Zerspanuntersuchungen durchgeführt, um Kenntnis über den Einfluss der verschieden schartigen Werkzeuge auf das Einsatzverhalten in Abhängigkeit der Prozessstellgrößen und des Werkstoffs erlangen zu können. Mit den Erkenntnissen erfolgt im dritten Arbeitspaket die Entwicklung einer geeigneten Kenngröße zur Beschreibung der Schartigkeit und eine Korrelation dieser mit dem Einsatzverhalten. Das Ziel des vierten Arbeitspakets ist die Verfügbarkeit einer Methode zur Auslegung der Schartigkeit in Abhängigkeit des Prozesses und Material. Hierzu wird ein Leitfaden erstellt, der die wichtigsten Erkenntnisse zusammenfasst und Empfehlungen für die Prozesskette der Herstellung der Werkzeuge zur Einstellung einer geeigneten Schartigkeit enthält.

Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens führen bei KMU zu einer Erhöhung der Prozesssicherheit und Leistungsfähigkeit von Fräswerkzeugen sowie zu einer Optimierung der Einzelschritte in der Herstellungsprozesskette von Fräswerkzeugen hinsichtlich der Schartigkeit. Nach Abschluss des Projekts liegt eine einheitliche Charakterisierungsgröße für die Schartigkeit vor und es können prozess- und materialspezifische Grenzwerte angegeben werden.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen dieses Vorhabens wurde der Einfluss der Fräserherstellung auf die Schartigkeit analysiert und eine Kenngröße entwickelt, welche die Wirkung der Schartigkeit auf das Einsatzverhalten beschreibt. Hierzu wurden im ersten Schritt die Prozessschritte der Werkzeugherstellung hinsichtlich ihrer Wirkung auf die Schartigkeit und die Mikrogeometrie der Schneidkante untersucht. Beim Schleifen von Fräswerkzeugen wurden als Haupteinflussgrößen die Korngröße des Schleifmittels und die Schleifstrategie identifiziert. Zudem konnte gezeigt werden, dass die Rauheit entlang der Schneidkante durch eine Schneidkantenpräparation um bis zu 61 % reduziert werden kann. Dieser Effekt wurde im Rahmen des Vorhabens sowohl beim Schleppschleifen als auch beim Einsatz nachgiebiger Polierwerkzeuge nachgewiesen. Allerdings zeigen die Ergebnisse ebenfalls, dass der Grad der Rauheitsreduzierung vom Initialzustand der Schneidkante abhängig ist. Neben dem Schleifen und der Schneidkantenpräparation nehmen das Beschichten und die Schichtnachbehandlung mittels Schleppschleifen nur einen geringen Einfluss auf die Schartigkeit.

Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wurden nachfolgend gezielt Fräswerkzeuge mit unterschiedlicher Schartigkeit hergestellt und in Zerspanuntersuchungen eingesetzt, um den Einfluss der Schartigkeit auf das Einsatzverhalten zu untersuchen. Nachfolgend wurde die experimentelle Datenbasis mittels statistischer Methoden ausgewertet, um einen zielführenden Schartigkeitskennwert abzuleiten. Die höchste Korrelation mit dem Verschleißverhalten wurde dabei für das Defektvolumen ermittelt. Allerdings konnte ebenfalls gezeigt werden, dass zur Prognose des Werkzeugverschleißes neben der Schartigkeit zusätzlich die Größe der Schneidkantenverrundung zu berücksichtigen ist. Abschließend wurde auf Basis der Erkenntnisse dieses Vorhabens ein Leitfaden zur Auslegung der Schartigkeit in Abhängigkeit des Werkzeugverschleißes erarbeitet.