CFK-Schaft erweitert Anwendungsbereich großer Zerspanwerkzeuge

Anbieter zum Thema

Werksitz GmbH

trivid GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Die dynamischen Eigenschaften eines Werkzeuges beeinflussen die Bearbeitungsqualität und die Standzeit der Werkzeugschneiden. Sie hängen maßgeblich von der Geometrie, der Steifigkeit und dem Dämpfungsverhalten des Werkzeuggrundkörpers ab [5 und 6].

Optimierung des Laminataufbaus passt Steifigkeit und Dämpfungseigenschaften an

Der Einsatz von stark dämpfenden Werkstoffen wie Polymerbeton ist jedoch bei Leichtbauwerkzeugen aufgrund des hohen Gewichts nicht möglich. Durch eine Optimierung des Laminataufbaus können jedoch die Steifigkeit und die Dämpfungseigenschaften von Faserverbundwerkstoffen entsprechend der Anwendung angepasst werden.

Das thermische Verhalten von Werkzeugen dieser Größenordnung ist von hohem Interesse. Aufgrund der geringen Masse und der materialspezifischen, thermischen Eigenschaften nimmt das in Leichtbauweise gefertigte Werkzeug die Verharrungstemperatur schneller an als das konventionelle Werkzeug – in diesem Fall die Umgebungstemperatur der Werkhalle. Für diese Messungen wurden die Werkzeuge jeweils auf –20 °C heruntergekühlt und die Erwärmungsphase ausgewertet.

Leichtbauwerkzeug mit CFK-Schaft bietet auch besseres Werkzeugverhalten

Nehmen die einzelnen Komponenten des aus Stahl gefertigten Referenzwerkzeuges einheitlich die Verlagerungstemperatur an, unterscheiden sich dagegen die Temperaturen der Komponenten des Leichtbauwerkzeuges. Sie liegen weiter auseinander als die Temperaturen der Komponenten des konventionellen Referenzwerkzeuges (Bild 5).

Erste Praxistests haben die Funktionalität des Werkzeuges bestätigt. Aufgrund der Leichtbauweise konnte zusätzlich zur einfacheren Werkzeughandhabung auch ein besseres Werkzeugverhalten erzielt werden, das höhere Zerspanraten ermöglicht.

Die Entwicklung des Leichtbauwerkzeuges hat gezeigt, dass es möglich ist, den Einsatz bestehender Werkzeugsysteme durch modular aufgebaute Leichtbaukomponenten zu erweitern. Die mechanischen und thermischen Eigenschaften des Leichtbauwerkzeuges sind mit denen konventioneller Werkzeuge vergleichbar oder übertreffen diese sogar.

Weitere Schritte des Projekts umfassen die Untersuchung der Langzeiteinflüsse der Umgebungsbedingungen auf die Faserverbundbauteile und den Einsatz von zusätzlichen Stützleisten. Zu den Einflussfaktoren auf die Prozessumgebung zählen unter anderem die eingesetzten Kühlschmierstoffe und -öle sowie die während des Einsatzes entstehenden Späne.

Literatur

• [1] Heisel, U., und S. Schetter: Faserverbundwerkstoffe als Konstruktionswerkstoff im Werkzeugmaschinenbau. IFW-Tagung „Bearbeitung von Verbundwerkstoffen“. Oktober 2010 in Stuttgart. Institut für Werkzeugmaschinen der Universität Stuttgart.

• [2] N.N.: Reibschneide gut im Hydrodehnspannfutter. Maschine und Werkzeug, 07/2010, S. 148–152.

• [3] N.N.: World of Tools. Kundenmagazin 1/2010 der Werkzeugfabrik Paul Horn.

• [4] Steidle, H.: Wellen, die begeistern. WB Werkstatt + Betrieb 10/2011, S. 50–52.

• [5] N.N.: Methoden zur Schwingungsdämpfung in Bohrwerkzeugen. Maschine und Werkzeug 1–2/2001, S. 56–58.

• [6] Lang, J., H. Hansmaier und P. Dan Brindasu: Polymerbeton sorgt für Ruhe. Werkstatt und Betrieb 11/2008, S. 44–48.

* Prof. Dr.-Ing. Uwe Heisel ist Direktor des Institutes für Werkzeugmaschinen der Universität Stuttgart in 70174 Stuttgart. Dipl.-Ing. Sebastian Schetter ist wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich Maschinenkonstruktion am Institut

(ID:30734560)