Werkzeug- und Formenbau

Glattdrücken mit Diamanten optimiert gehärtete Stahloberflächen

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Die ersten Versuchsergebnisse

Bild 1-1: Arithmetischer Mittenrauwert Ra in Abhängigkeit der Vorschubgeschwindigkeit, der Prozesskraft sowie der seitlichen Zustellung.
Bild 1-1: Arithmetischer Mittenrauwert Ra in Abhängigkeit der Vorschubgeschwindigkeit, der Prozesskraft sowie der seitlichen Zustellung.
(Bild: TU Berlin)

Das Bild 1-1a) zeigt dabei den Verlauf des arithmetischen Mittenrauwertes Ra in Abhängigkeit von

der Vorschubgeschwindigkeit vf. Bei einer seitlichen Zustellung von ae = 10 µm sowie einer Prozesskraft von FPr = 40 N wurde im Mittel ein arithmetischer Mittenrauwert in einem Bereich von 0,08 µm ≤ Ra ≤ 0,10 µm messtechnisch erfasst. Sowohl bei einer Vorschubgeschwindigkeit von vf = 2.000 mm/min als auch bei vf = 6.000 mm/min wurde durchschnittlich ein arithmetischer Mittenrauwert von Ra = 0,08 µm ermittelt, womit nachgewiesen werden konnte, dass die Vorschubgeschwindigkeit vf in diesem Bereich keinen signifikanten Einfluss auf den Verlauf des arithmetischen Mittenrauwertes Ra ausübt.

Dies stellt einen entscheidenden Vorteil im Vergleich zur spanenden Bearbeitung dar. Mit Einsatz des Glattdrückens können somit deutlich höhere Vorschubgeschwindigkeiten vf bei der Schlichtbearbeitung eingesetzt und dadurch die Wirtschaftlichkeit signifikant gesteigert werden.

Zur Untersuchung des Einflusses der seitlichen Zustellung ae auf die Ausprägung des arithmetischen Mittenrauwerts Ra in Bild 1-1b) wurde eine Prozesskraft von FPr = 40 N sowie eine Vorschubgeschwindigkeit von vf = 6.000 mm/min verwendet. Hierbei zeigt sich im Mittel ein arithmetischer Mittenrauwert in einem Bereich von 0,08 µm ≤ ae ≤ 0,34 µm, wobei der geringste arithmetische Mittenrauwert von Ra = 0,08 µm bei einer seitlichen Zustellung von ae = 10 µm erzielt wurde. Der arithmetische Mittenrauwert Ra steigt mit größer werdender seitlicher Zustellung ae linear an, was auf die geänderten Eingriffsbedingungen und damit einhergehende Erhöhung der theoretischen Rautiefe Rth zurückzuführen ist.

Abschließend sind die Prozesskräfte FPr in Abhängigkeit zum arithmetischen Mittenrauwert Ra in Bild 1-2 c) illustriert. Verwendet wurden dabei eine seitliche Zustellung von ae = 10 µm sowie eine Vorschubgeschwindigkeit von vf = 6.000 mm/min. Der geringste arithmetische Mittenrauwert von Ra = 0,08 µm wurde im Mittel bei einer Prozesskraft von FPr = 40 N gemessen, wobei mit steigender Prozesskraft FPr ein linear ansteigender Verlauf des arithmetischen Mittenrauwerts Ra nachgewiesen werden konnte. Begründen lässt sich dieser Verlauf damit, dass bei steigenden Prozesskräften FPr mehr Werkstoff als für den Umformvorgang notwendig ist plastisch verdrängt wird. Das überschüssige plastisch verdrängte Werkstoffvolumen Vw wird dabei neben dem Glattdrückwerkzeug aufgeworfen. Es ist davon auszugehen, dass das Umformverhalten des eingesetzten Stahlwerkstoffs vom Typ Elmax Superclean bei der Verwendung von Werkzeugen mit einem Glattdrückkopf aus PKD durch geringere Prozesskräfte FPr gesteigert wird.

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