Untersuchungen zum dynamischen Stabilitätsverhalten von Fräswerkzeugen zur HSC-Bearbeitung

Enk, D.

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Ergebnisse experimenteller Untersuchungen zur Dynamik von Fräsprozessen unter Einsatz lang ausgespannter, schlanker Schaftfräswerkzeuge aus Vollhartmetall, wie sie in der HSC-Fertigung häufig zum Einsatz kommen. Aufgrund der breiten Anwendung der HSC-Frästechnologie in der spanenden Formgebung und der Konzentration darin auf die Bearbeitung von Freiformflächen, hat die Arbeit zum Ziel, sowohl zur Genauigkeitssteigerung bei der Prognose von Stabilitätskarten als auch zur Erweiterung des Prozessverständnisses einen Beitrag zu leisten.

Ausgehend von einer Einordnung der Stabilitätsanalyse von Fräsprozessen und der Methoden zur Vorhersage der Fräsdynamik in den Stand der Technik erfolgt die messtechnische Bestimmung, Analyse und Modellbildung der dynamischen Eigenschaften des Werkzeugsystems in Abhängigkeit der Drehzahl, des Werkzeugdurchmessers und des Längen-Durchmesser-Verhältnisses. Durch die Einbindung des entwickelten Modells ist eine Genauigkeitssteigerung bei der Prognose stabiler Drehzahlbereiche möglich.

Ergänzend zu bereits bestehenden Erkenntnissen zum Stabilitätsverhalten zylindrischer Schaftfräswerkzeuge findet neben der Untersuchung des Übergangsverhaltens bei Änderung der Eingriffsbedingungen im Prozess auch die Analyse des Einflusses der Stirnseitenüberdeckung bei zusätzlichem Kontakt der Werkzeugstirnfläche zum Nutgrund auf das dynamische Verhalten statt.

Der letzte Schwerpunkt dieser Arbeit besteht in der Prüfung der Übertragbarkeit von Modellen zur Prognose der Prozessstabilität für zylindrische Schaftfräswerkzeuge auf den Einsatz von kugel- und torusförmigen Fräswerkzeugen. Die Analyse und Diskussion möglicher Ursachen für auftretende Abweichungen der Prognose zum tatsächlichen Stabilitätsverhalten dieser Werkzeugtypen schließen die Arbeit ab.

Veröffentlicht als

Dissertation Technische Universität Dortmund, Vulkan Verlag, Essen, 2009, ISBN 978-3-8027-8748-5