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Frank Zobel, Peter Dültgen, Christian Pelshenke, Helmut Brand, Richard Wloka, Christian Hennigs, Rabi Lahdo, André Springer, Stefan Kaierle, Michael Hustedt
Institut für Werkzeugforschung und Werkstoffe (IFW)
Deutschland

Laserbasiertes Kleben von diamant- bestückten Segmenten an Trennscheiben

Abbildungen: IFW Remscheid
Abbildungen: IFW Remscheid

Mit den heutigen Klebstoffen können Verbindungen mit hohen Festigkeiten hergestellt werden, die mit geschweißten oder gelöteten Fügeverbindungen vergleichbar sind. Geklebte Diamant-Schleifsegmente an Trennscheiben halten den Belastungen bei der Gesteinsbearbeitung von Marmor und Granit stand. Durch die Entwicklung einer laserbasierten Fertigungskette sind Erst- und Wiederbestückung geklebter Trennscheiben wärmearm und reproduzierbar möglich.

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Ali Zahedi, Bahman Azarhoushang
Hochschule Furtwangen/University Fakultät Mechanical and Medical Engineering (MME)
Deutschland

Laserkonditionieren von Diamantschleifscheiben und deren Leistungsfähigkeit

Laserkonditionieren von Diamantschleifscheiben und deren Leistungsfähigkeit

Das konventionelle Abrichten superabrasiver Schleifwerkzeuge stellt aufgrund verschiedener Aspekte eine Herausforderung dar. Die hohe Härte führt zu hohem Verschleiß und damit Ungenauigkeiten und hohen Kosten für die Abrichtwerkzeuge, weitere Nachteile sind lange Prozesszeiten und Verschmutzungen [1,2]. Mit nicht-mechanischen Konditionierungsmethoden für Schleifscheiben wie ELID (elektrolytisches in-Prozess Abrichten), Funkenerodieren und Laserabrichten wird versucht, die Prozessgenauigkeit zu erhöhen und Bearbeitungskosten von superabrasiven Werkzeugen zu senken.
Die ersten Schritte bei der Erforschung des Effekts von Lasern auf eine Schleifscheibe wurden in den späten 1980ern unternommen, indem konventionelle Aluminiumscheiben untersucht wurden [3,4]. Der Laserstrahl kann auf der Oberfläche der Schleifscheibe ein lokales Schmelzen von Bindungsmaterial und/oder Schleifkörnern bewirken. Der Laserstrahl kann zudem die konventionellen, mechanischen Abrichtmethoden unterstützen, indem er die Scheibenkomponenten, vor dem Eingriff des Abrichtwerkzeugs, erweicht [5].

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Gerhard Flores und Elmar Hampp
Gehring Technologies GmbH
Deutschland

Laserkonditionieren von Honleisten

Laserkonditionieren von Honleisten
Diamant- und CBN-Honleisten sind aufgrund ihrer hohen Standmengen und reproduzierbaren Arbeitsergebnissen in der fertigungstechnischen Praxis allgemein eingeführt. Die Vorbereitung von Honwerkzeugen mit superharten Schneidleisten für den Einsatz in der Honmaschine erfordert in der konventionellen Konditionierung sowohl die Herstellung der Makrogeometrie wie Formgenauigkeit sowie die Erzeugung einer Mikrotopographie mit erhabenen Schneidkristallen. Ein neues Laserbearbeitungsverfahren ermöglicht es nun, zumindest in den Anwendungsbereichen mittlerer Siebkörnungen, den bisherigen Aufbereitungsmodus zu substituieren. Die Honleiste mit unmittelbar einsatzbereiter Topographie ohne aufwändige Aufbereitung ist das Ziel dieser neuen Technologie.
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Mapal
Deutschland

Lasersintern erweitert Fertigungsmöglichkeiten von Präzisionswerkzeugen

Lasersintern erweitert Fertigungsmöglichkeiten von Präzisionswerkzeugen
Die additive Fertigung bietet Herstellern von Präzisionswerkzeugen großes Potenzial hinsichtlich der konstruktiven Gestaltungsmöglichkeiten. Werkzeuggeometrien können innerhalb des Bauraums des Laserdruckers unbeeinträchtigt von den Beschränkungen konventioneller Fertigungsverfahren hergestellt werden. In nahezu allen Produktbereichen nutzt Mapal das Fertigungsverfahren für Neuentwicklungen und Optimierungen.
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Eckart Uhlmann, Bartek Stawiszynski, Christoph Leyens
Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb/TU Berlin
Deutschland

Leistungsfähigkeit moderner HiPIMS- und ARC-Schichten

Leistungsfähigkeit moderner HiPIMS-  und ARC-Schichten
In der heutigen Anwendung sind beschichtete Hartmetallwerkzeuge in der Zerspanung von Stählen Stand der Technik. Durch das hohe Potenzial der High Power (Im)-Pulse Magnetron Sputtering-Beschichtungstechnik (HiPIMS bzw. HPPMS) ist eine Anwendung von Verschleißschutzschichten auch in der Hartzerspanung möglich. Im Vergleich zu den mit dem üblichen Direct Current Magnetron Sputtering (DCMS)-Prozess abgeschiedenen Hartstoffschichten verfügen HiPIMS-Schichten über eine höhere Härte, höhere Haftfestigkeit und eine dichtere Schichtstruktur. In diesem Beitrag wird die Resistenz gegen einzelne Verschleißmechanismen von ARC (engl. für Lichtbogenverdampfung)- und HiPIMS-Beschichtungen anhand von Modellverschleißtests aufgezeigt. Anschließend wird das Verschleißverhalten beschichteter Wendeschneidplatten in Drehexperimenten an gehärtetem Stahl 1.2344 (54 HRC) verglichen und ausgewertet
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Prof. Dr.-Ing. Bahman Azarhoushang, Baron Maximilian Riedesel zu Eisenbach
Deutschland

Leistungspotenziale beim Walzenschleifen

Die Weiterentwicklung neuer Walzen geht einher mit stetig steigenden Anforderungen an Qualität und Kosten. Insbesondere der Einsatz schwer zerspanbarer Werkstoffe und Beschichtungen in Verbindung mit engen geometrischen Toleranzen stellt den Schleifprozess oft vor große Probleme.

Beim Walzenschleifen sind die Kontaktzone und die Kontaktlänge wegen der überdimensionalen Abmessungen der Walze und der eingesetzten Schleifscheibe deutlich größer als normale Außenrundschleifprozesse, was eine große Wärmequelle und somit einen Wärmestau zur Folge hat. Für einen effizienten Schleifprozess ist die geeignete Wahl der Prozessparameter, Schleifstrategie sowie Schleif- und Abrichtwerkzeuge von entscheidender Bedeutung.

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Walter Deutschland GmbH
Walter Deutschland GmbH
Deutschland

Mehr Power für die Pedale – PKD-Werkzeuge machen es möglich

Mehr Power für die Pedale –  PKD-Werkzeuge machen es möglich

Fahrräder mit Elektroantrieb boomen. Für die teils filigranen Antriebskomponenten ist Aluminium ein wichtiger Werkstoff. Aluminium ist auch das Metier der Schulte & Schmidt GmbH & Co Leichtmetallgießerei KG. Zusammen mit dem Werkzeugpartner Walter realisierte das Nürnberger Unternehmen ein Bearbeitungskonzept mit PKD-Sonderwerkzeugen für die Großserienfertigung von Pedelec-Bauteilen.

Eine intensive Kommunikation und eine stimmige Chemie sind bei anspruchsvollen PKD-Projekten eine unverzichtbare Bedingung für den Erfolg. Die Experten von Schulte & Schmidt und Walter arbeiten schon viele Jahre eng zusammen. V.l.n.r.: Norbert Hillebrand, Produktförderung PKD/CBN, Manfred Lunz, technische Beratung und Verkauf, beide Walter Deutschland GmbH und Gerhard Hirschberg, Leiter Prozessentwicklung Zerspanung, Schulte & Schmidt GmbH & Co Leichtmetallgießerei KG am Standort Vohenstrauß.

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Gühring KG
Gühring KG
Deutschland

Mehr Schneiden und weniger Gewicht für mehr Produktivität

Mehr Schneiden und weniger Gewicht für mehr Produktivität

PKD-Stufenwerkzeuge für die Getriebegehäusebearbeitung

Der moderne Automobilbau setzt zunehmend auf die Verwendung von Leichtbau-Materialien wie Aluminium. Komponenten wie Motorblöcke, Zylinderköpfe oder Getriebegehäuse werden aus Aluminium-Legierungen hergestellt und sollen für weniger Kraftstoffverbrauch bei höherer Dynamik sorgen. Das stellt besonders hohe Anforderungen an moderne Fertigungstechniken und die zum Einsatz kommenden Werkzeuge vor extreme Bedingungen.

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Rose Plastic
Deutschland

Mehr Schutz für Präzisionswerkzeuge

Mehr Schutz  für Präzisionswerkzeuge
Die Firma Rose Plastic ist einer der weltweit führenden Hersteller von hochwertigen Kunststoffverpackungen für die Präzisionswerkzeugindustrie. Seit bereits mehr als sechzig Jahren entwickelt, produziert und vertreibt der Verpackungsprofi seine Spezialverpackungen.
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Eckart Uhlmann, Dirk Oberschmidt, Stephanie Frenzel, Julian Polte
Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb der TU Berlin
Deutschland

Methode zur Erfassung von Temperaturen in der Diamantschneide

Thermomechanische und vor allem chemische Verschleißmechanismen beeinflussen die Kontaktflächen unmittelbar zwischen dem Diamantwerkzeug und dem Werkstück bei der Ultrapräzisions(UP)-Zerspanung. Dabei handelt es sich um ein bereits häufig untersuchtes Phänomen in Bezug auf die Stahlzerspanung, jedoch nicht hinsichtlich der Zerspanung vermeintlich „diamantzerspanbarer“ weicher Buntmetalle, wie Aluminium oder Kupfer. Innerhalb des UP-Prozesses hängen arithmetische Mittenrauwerte Ra und Peak-to-Valley-Werte P-V in hohem Maße von dem Verschleißzustand des Diamantwerkezuges ab. Die Werkzeugtemperatur  ϑ ist hierbei als noch nicht hinreichend untersuchte Prozessgröße für die ganzheitliche Betrachtung des auftretenden Diamantverschleißes zu sehen [2]. Darüber hinaus können die gewonnenen Temperaturdaten dazu dienen, bestehende Temperaturmodelle anzupassen, wenn nicht sogar zu korrigieren [2]. Bisher basiert der Werkzeugwechselzeitpunkt tWW vorrangig auf systematischen Werkzeugwechseln, veranlasst aufgrund der erzeugten Oberfläche, des ersichtlichen Werkzeugzustandes oder individueller Erfahrung des Maschinenbedieners. Es ist anzunehmen, dass eine kosteneffiziente UP-Zerspanung mit einem optimalen Werkzeugwechselzeitpunkt tWW basierend auf Temperaturdaten erzielt werden kann. Im Gegensatz zur Makrozerspanung ist derzeit in der UP-Zerspanung kein aussagekräftiges Online-Monitoring für Diamantwerkzeuge verfügbar. Der aktuelle Mangel an geeigneten Temperaturmessmethoden hinsichtlich Baugröße, Auflösung und Ansprechzeit ist Ausgangspunkt für das hier vorgestellte Grundlagenforschungsprojekt, welches durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wird.
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CemeCon AG
Deutschland

Mit CCDia AeroSpeed hohe Oberflächen- güten bei der CFK-Bearbeitung erreichen

Mit CCDia AeroSpeed hohe Oberflächen- güten bei der CFK-Bearbeitung erreichen

Im Flugzeugbau werden die einzelnen Bauteile oft mit Nieten verbunden. Damit diese Verbindungen auch den hohen Sicherheitsstandards standhalten, sind Präzisionsbohrungen mit engsten Toleranzen und hohen Oberflächengüten der Bohrungswände und -senkungen ein absolutes Muss. Das ist gerade bei Bauteilen aus Hochleistungsverbundwerkstoffen eine große Herausforderung an den Zerspaner. Delaminationen und Faserüberstände sind hier unverzeihlich – und eine Nacharbeit der Bohrung oftmals aufwendig und mit hohem Kostenaufwand verbunden. Mit CCDia AeroSpeed hat CemeCon die ideale Diamantbeschichtung für das Bohren von CFK geschaffen. Sie sorgt für hohe Prozesssicherheit und Präzision und das bei hervorragenden Oberflächengüten.

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Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn GmbH
Deutschland

Mit Diamantschneiden die Fertigung revolutioniert

Mit Diamantschneiden die Fertigung revolutioniert

Die Zusammenarbeit des universellen Herstellers von Bauteilen für besondere Ansprüche, Amalo in Belgien, mit dem deutschen Werkzeugspezialisten Horn, trägt entscheidend dazu bei, dass sich ein so junges Unternehmen mit einem herausragenden Angebot eine sichere Marktlücke erarbeiten konnte. Schneidstoffe aus CVD-Diamant und monokristalline Diamantschneiden sorgten für einen zusätzlichen Wettbewerbsvorteil.

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Sascha Rausch, Petra Kersting, Dirk Biermann
Institut für Spanende Fertigung (ISF), Technische Universität Dortmund
Deutschland

NC-Formschleifen von hartstoffbeschichten Tiefziehwerkzeugen

NC-Formschleifen von hartstoffbeschichten Tiefziehwerkzeugen

Aufgrund der gesetzlichen Bestimmung zur CO2-Reduktion in der Automobilindustrie werden vermehrt neuartige hoch- und höchstfeste Blechwerkstoffe im Karosseriebau eingesetzt, um eine Verringerung des PKW-Gewichts zu erzielen. Die Formgebung dieser Werkstoffe führt jedoch zu einer reduzierten Standzeit der kostenintensiven Umformwerkzeuge. Zur Steigerung der Verschleißbeständigkeit dieser Werkzeuge können thermisch gespritzte Hartstoffschichten aufgebracht werden. Aufgrund der spritzrauen Oberflächen sind diese jedoch schleifend nachzuarbeiten, um die geforderte Form- und Maßhaltigkeit sowie die Oberflächenqualität zu gewährleisten.

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Lutz Rissing, Berend Denkena, Marc Wurz, Thilo Grove, Esmail Asadi, Abdelhamid Bouabid
Institut für Mikroproduktionstechnik (IMPT) Leibniz Universität Hannover
Deutschland

Neuartige Herangehensweise für eine Batchproduktion keramischer Mikrofräswerkzeuge

Neuartige Herangehensweise  für eine Batchproduktion keramischer  Mikrofräswerkzeuge

Der Einsatz von Bauteilen mit filigranen Mikrostrukturen gewinnt kontinuierlich an Bedeutung in den Bereichen der Mikrosystemtechnik, der Medizintechnik sowie der Biotechnologie. Die Herstellung derartiger Bauteile erfolgt unter anderem spanend durch den Einsatz von Mikrofräsern. Die Mikrofräser werden in der Regel in einem Einzelfertigungsprozess hergestellt, sodass hohe Fertigungskosten entstehen können. Die Batchproduktion ist ein Ansatz zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit des Mikrofräsprozesses.

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Daniel Berger, Kai Rickens, Oltmann Riemer, Ekkard Brinksmeier
Labor für Mikrozerspanung (LFM) Universität Bremen
Deutschland

Neuartiges Werkzeugkonzept für verschleißfeste Diamantschleifscheiben

Neuartiges Werkzeugkonzept für verschleißfeste Diamantschleifscheiben

Bauteile mit optischen Funktionen stellen hohe Anforderungen bezüglich der erreichbaren Oberflächenrauheit, wobei optische Oberflächen typischerweise durch Polierprozesse erreicht werden, die jedoch zumeist aufwändig und langwierig sind. Das Ultrapräzisionsschleifen gewinnt daher in der Optikindustrie kontinuierlich an Bedeutung, denn je besser der vorhergehende Schleifprozess in Bezug auf die erreichbare Oberflächengüte ist, desto geringer fallen die Polierzeiten aus. Schleifend erzeugte Oberflächenrauheiten in optischer Qualität können an sprödharten Werkstoffen vor allem durch feinkörnige, kunstharzgebundene Diamantschleifscheiben erreicht werden. Diese Werkzeuge sind gekennzeichnet durch einen hohen Werkzeugverschleiß, sodass die Abrichtintervalle sehr kurz ausfallen, was wiederum zu hohen Nebenzeiten und somit steigenden Bearbeitungskosten führt. Der Einsatz von grobkörnigen, metallisch gebundenen Diamantschleifscheiben für das Ultrapräzisionsschleifen wird durch spezielle Abrichttechnologien möglich und kann in diesem Zusammenhang zu deutlich geringerem Werkzeugverschleiß führen [1,  2].