Aluminiumfräsen

Hybride Werkzeugaufnahme dämpft Schwingungen beim Zerspanen

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Gutes Dämpfungsvermögen hat sich bestätigt

Als Füllwerkstoffe wurden neben dem SLM-Pulvermaterial noch zwei von der Sigmund Lindner GmbH hergestellte Kugelwerkstoffe variierender Schüttdichten (ρs) verwendet. Und zwar im Bereich dP = 0,4 - 0,6 mm aus Wolframcarbid-Zirkonoxid (WC-ZrO2, ρs = 5,9 g/cm³) und aus Wolframcarbid-Cobald (WC-Co, ρs = 9,15 g/cm³) mit dP = 0,4 - 0,6 mm [6]. Um bei den reversiblen Befüllungen des torusförmigen Hohlelements dieses auch weitgehend komplett zu füllen, erfolgten die Füllprozesse auf einer Rüttelplatte der Form + Test GmbH.

Die Fräsversuche mit den diversen partikelgefüllten HSK63 wurden auf einem 5-Achs-Bearbeitungszentrum des Typs „Deckel Maho HSC 75 linear“ durchgeführt (Bild 2). Dabei wurden Al7075-Walzplatten mit einem Schaftfräser der Seco Tools GmbH (Typ „421L100R050Z2-MEGA-T“) ohne Kühlschmierstoff (KSS) bearbeitet. Zur Bestimmung der prozesskritischen Stabilitätsgrenzen wurden die akustischen Emissionen während der Bearbeitung mit einem speziellen Audiorecorder detektiert („Tascam DR-40X“).

Bild 2: Versuchsaufbau zur Bestimmung der HSK63-Stabilitätsgrenzen.
Bild 2: Versuchsaufbau zur Bestimmung der HSK63-Stabilitätsgrenzen.
(Bild: ISF)

Um den Versuchsverlauf zur Bestimmung der HSK63-modifikationsspezifischen Stabilitätsgrenzen möglichst effizient zu machen, wurde das Werkzeugsystem mit einem Winkel von αS = 7,1° angstellt und die Schnitttiefe ap bei konstanter Drehzahl n und Schnittbreite ae sukzessive erhöht. Mithilfe der aufgenommenen Audiosignale ließen sich somit ohne großen Zeit- und Materialaufwand die kritischen Schnitttiefen ap, krit bestimmen, bei deren Überschreiten instabile Prozessbedingungen vorliegen (Bild 3).

Bild 3: Beispiel für den Aufbau des Versuchs. Ab der kritischen Schnitttiefe treten deutliche Schwingungen auf.
Bild 3: Beispiel für den Aufbau des Versuchs. Ab der kritischen Schnitttiefe treten deutliche Schwingungen auf.
(Bild: ISF)

In Bild 4 sind die Ergebnisse der Versuche zur Ermittlung der Stabilitätsgrenzen respektive der verschiedenen Füllkonzepte zu sehen. Beim Vergleich der Referenzwerkzeugaufnahme mit der HSK63-1 zeigt sich eine Verbesserung des Dämpfungsvermögens durch den additiven Werkzeugaufbau. Offenbar resultiert die höhere Prozessstabilität primär aus dem, verglichen mit der Referenz, wesentlich höheren Gesamtgewicht, was erfahrungsgemäß mit einer Verschiebung der Eigenfrequenzen verbunden ist.

Bild 4: Dieses Diagramm veranschaulicht das Einsatzverhalten der im Projekt untersuchten Werkzeugaufnahmen.
Bild 4: Dieses Diagramm veranschaulicht das Einsatzverhalten der im Projekt untersuchten Werkzeugaufnahmen.
(Bild: ISF)

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