Untersuchungen zur Einspannung von FVK-Bauteilen

Anbieter zum Thema

Baß Antriebstechnik GmbH

Kinkele GmbH & Co. KG - Ihr Auftragsfertiger für den Maschinenbau

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

KIT Institut für Fördertechnik und Logistiksystem IFL

Der Einfluss der Einspannung auf die Werkstückdynamik wird im Diagramm auf der nächsten Seite deutlich. Dem Kraftverlauf einer Referenzbohrung (blau) ist der Kraftverlauf der Einspannung aus dem letzten Diagramm für ein Zeitintervall von 0,1 s noch vor Austritt des Bohrers aus dem Werkstück gegenüber gestellt. Während bei der Referenzbohrung oszillierende Schwingungen im Kraftverlauf in der Bohrungsfrequenz zu erkennen sind, sind diese im Kraftverlauf der Rechteckeinspannung nicht mehr als solche zu erkennen. Offensichtlich entsteht bei großen Einspannabständen eine dämpfende Wirkung, die sich auf den Kraftverlauf auswirkt.

Das unten gezeigte Schadensbild, zeigt die ausgewertete Schädigung des Werkzeugdurchbruches an der Werkstückunterseite des im vorletzten Diagramm dargestellten Kraftverlaufes bei Rechteckeinspannung 40 mm × 180 mm: Besonders an der Oberfläche der Werkstückunterseite treten signifikante Schädigungen auf.

Die entwickelten Prozesse haben gezeigt, dass sich mit einer gezielten Beeinflussung der Prozesskräfte die Schädigungen verringern lassen. So kann mit dem kombinierten Prozess aus Zirkular- und Spiralfräsen die Schädigung an der Werkstückaustrittsseite deutlich verringert werden.

Einspannsituation übt signifikanten Einfluss aus

Mit der Betrachtung der Einspannsituation konnte experimentell gezeigt werden, dass diese einen signifikanten Einfluss auf die dynamischen Eigenschaften der Versuchsprobe, die Prozesskräfte und die erreichbare Bearbeitungsqualität hat. So kommt eine Einspannsituation mit vergleichsweise geringen Abständen dem der Referenzbohrung hinsichtlich des Kraftverlaufs und der Bearbeitungsqualität sehr nahe. Große Abstände der Einspannpunkte haben hingegen großen Einfluss auf die Bauteildynamik und Bearbeitungsqualität. In weiteren Versuchen werden die Wechselwirkungen zwischen Werkzeugeinspannung und Bauteilqualität und die entstehenden Schwingungen während der Bearbeitung näher betrachtet. Zudem werden Einspannuntersuchungen für die Fräsbearbeitung von FVK ebenfalls Gegenstand der Untersuchungen. Des Weiteren werden alternative Spannkonzepte erarbeitet, mit denen sich die Schädigungen an den Werkstücken verringern lassen und die Prozessstabilität erhöht werden kann. ■

Literaturverzeichnis

[1] König, W.; Wulf, C.; Graß, P.; Willerscheid, H.: Machining of fibre reinforced plastics; Annals of the CIRP (34/2); 1985; S. 537-548

[2] Becke, C.: Prozesskraftrichtungsangepasste Frässtrategien zur schädigungsarmen Bohrungsbearbeitung an faserverstärkten Kunststoffen; Dissertation WBK Institut für Produktionstechnik; 2011; Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

[3] König, W.; Graß, P.: Quality definition and assessment in drilling of fibre reinforced thermosets; Annals of the CIRP (38); 1989; S. 119-124

[4] Schulze, V.; Becke, C.; Weidenmann, K.; Dietrich, S.: Machining strategies for hole making in composites with minimal workpiece damage by directing the process forces inwards; Journal of Materials Processing Technology (211); 2011; S. 329-338

[5] Schulze, V.; Becke, C.: Taumelfräsen zur schädigungsarmen Bohrbearbeitung von Kompositwerkstoffen; ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb (104); Heft 6/2009; S. 473-477

[6] Mohan, N. S.; Kulkarni, S. M.; Ramachandra, A. (2007): Delamination analysis in drilling process of glass fiber reinforced plastic (GFRP) composite materials; Journal of Materials Processing Technology (186); S. 265-271

[7] Ho-Cheng, H.; Dharan, C. K. H.: Delamination during drilling in composite laminates; Journal of Engineering for Industry (112); 1990; S. 236-239

(ID:42273327)