Untersuchungen zur Topographie- und Umfangsgestaltoptimierung von Einlippentiefbohrwerkzeugen

Bathe, T.

Die zunehmende Elektrifizierung der Automobile sowie die sinkende Nachfrage nach Fahr-zeugen mit Dieselmotoren führen zu einer Steigerung des Kosten- und Fertigungsdrucks in der spanenden Fertigungsbranche. Der Wandel im Automobilsektor sowie der prognostizierte Konjunkturabschwung führen dazu, dass aktuell bestehende Prozesse hinsichtlich der resultierenden Fertigungskosten durch eine gezielte Auswahl verschiedener Verfahren zu optimieren sind. Zur Gewährleistung einer erfolgreichen Umsetzung und Implementierung von Optimierungsmaßnahmen ist es erforderlich, nahezu die gesamte Prozesskette bei der Herstellung von Zerspanungswerkzeugen zu betrachten. Aus diesem Grund erfolgt in der vorliegenden Arbeit die Untersuchung einer Topographie- und Umfangsgestaltoptimierung am Beispiel von Einlippentiefbohrwerkzeugen unter Berücksichtigung der branchenüblichen Prozesskette. Der Einlippentiefbohrprozess findet in verschiedenen Industriebereichen Anwendung, weshalb die folgenden Untersuchungen auch bei zunehmender Elektrifizierung der Automobilbranche ei-nen Mehrwert für andere Wirtschaftszweige bieten. Da der asymmetrische Werkzeugaufbau spezielle Anforderungen an den Zerspanungsprozess stellt und besondere Kontaktbedingungen bestehen, werden unterschiedliche Maßnahmen zur Optimierung der Prozesskette untersucht.

Zur Erfüllung dieser Zielstellung erfolgt im Rahmen dieser Arbeit eine fundierte Untersuchung verschiedener Optimierungsmaßnahmen zur Steigerung der Leistungsfähigkeit von Einlippentiefbohrwerkzeugen. Erreicht wird dies durch die Untersuchung einer definierten Beeinflussung der Schneidkantenmikrogestalt durch das etablierte Nassstrahlspanen sowie die Entwicklung eines neuen, in bestehende Herstellungsketten integrierbaren, Schneidkantenpräparationsprozesses. Bedingt durch die Möglichkeit eines neuen Präparationsverfahrens lassen sich bestehende Prozessketten verkürzen und optimieren und gleichzeitig höhere bzw. gleichwertige Fertigungsqualitäten erreichen. Neben der Schneidkantenpräparation erfolgt eine detaillierte Betrachtung der Möglichkeiten zur Beeinflussung der Werkzeugfunktionsflächen sowie der Werkzeugkontur durch das Polierschleifen mit elastischen Schleifscheibenbelägen. Im Fokus dieser Untersuchungen steht sowohl die gezielte Veränderung der erzeugbaren Oberflächen-topographie als auch die Beeinflussung der Werkzeugumfangsgestalt und des Stirnübergangs zwischen Stirn- und Umfangsfläche. Aufgrund des Einsatzes von Hartstoffschichten zur Be-schichtung von Zerspanungswerkzeugen bei der Stahlbearbeitung sind zusätzliche Untersu-chungen hinsichtlich der Schichtvor- und -nachbehandlung durch verschiedene Verfahren erforderlich. Zum Abschluss der Untersuchung der verschiedenen Optimierungsmaßnahmen erfolgt eine Validierung der Weiterentwicklungen durch Einsatzversuche der angepassten Werkzeuge sowie eine Bewertung der durchgeführten Maßnahmen in Bezug auf die Implementierung in bestehende Herstellungsketten sowie die erreichbare Fertigungsqualität und Standzeit. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wird eine Bewertung der optimierten Prozesskette durchgeführt, um eine Einordnung der ergänzenden Maßnahmen und der erreichten Substitutionen zu ermöglichen.

Veröffentlicht als

Dissertation, Technische Universität Dortmund, Vulkan Verlag, Essen, 2020, ISBN: 978-3-8027-8920-5, http://dx.doi.org/10.17877/DE290R-21668