Laserunterstütztes Fräsen reduziert die Prozesskräfte

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iwb Institut für Werkzeugmasch. und Betriebswissenschaft der TU München

Lasermodul befindet sich außerhalb der Maschine

Die Integration des Lasers in das Bearbeitungszentrum wird in mehreren Schritten parallel zu den durchzuführenden Prozessuntersuchungen umgesetzt. Das Lasermodul befindet sich außerhalb der Fräsmaschine und der Laserstrahl wird über ein Lichtleitkabel in den Bearbeitungsraum geführt.

Mittels eines Bearbeitungskopfes wird der Laserstrahl fokussiert und als Freistrahl außerhalb des Werkzeugs in die Bearbeitungszone geführt. Vergleichbar mit einem Remote-Laserstrahlprozess sind die optischen Bauteile durch ihren Abstand zur Zerspanungszone vor Spänen und Partikeln geschützt. In der nächsten Ausbaustufe soll der Bearbeitungskopf über einen Ringmotor an der Spindelnase der Zerspanungsstelle nachgeführt werden, um komplexe Fräsbahnen realisieren zu können.

Mittels eines Ringprismas soll der Laserstrahl umgelenkt und achsparallel zur Spindel geführt werden, wie in Bild 2 dargestellt.

Lokale Entfestigung reduziert Kraftmaxima

Der hier verfolgte Ansatz des laserunterstützten Fräsens zielt auf die Reduzierung der Prozesskräfte während des Fräsens. Durch Kraftmessungen konnten die Belastungen der Wendeschneidplatten eines Messerkopfes während eines konventionellen Zerspanprozesses bestimmt werden.

Dabei wurden zwei Maximalbelastungen identifiziert. Die höchsten Schnittkräfte traten zum einen beim Eintritt der Schneide in das Werkstück und zum anderen während des Eingriffs am Ort der maximalen Spanungsdicke auf. Diese Maxima der Prozesskräfte sollen gezielt reduziert werden. Beim untersuchten Fräsprozess im Gleichlauf mit Eingriff des halben Werkzeugdurchmessers (a_e = d_c/2) fallen diese beiden Stellen aufeinander, das heißt, eine lokale Entfestigung dieser Stelle ermöglicht eine Reduzierung beider Kraftmaxima.

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