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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].

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Saint-Gobain Diamantwerkzeuge GmbH
Deutschland

Neue Fertigungsfenster für XL-CBN-Schleifwerkzeuge

Neue Fertigungsfenster  für XL-CBN-Schleifwerkzeuge

Mehrspurig und mit Leichtigkeit zu einem Plus an Produktivität: der Hightech-Leichtbauwerkstoff CFK hält Einzug in die Schleifwerkzeugherstellung. Dank der Winter CarbonForce-Technologie ist es dem Schleifmittelhersteller Saint-Gobain Abrasives möglich, gegenüber bisher üblichen Schleiftools mit Stahlgrundkörpern nun sehr groß dimensionierte und deutlich leichtere Schleifwerkzeuge bzw. Mehrspurscheiben herzustellen. Mit ihnen kann der Anwender simultan mehrere und große Oberflächen mit hohen Schleifgeschwindigkeiten unter niedrigem Schleifdruck wirtschaftlich bearbeiten.

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Heike Kitzig, Taghi Tawakoli, Bahman Azarhoushang
Hochschule Furtwangen, Kompetenzzentrum für spanende Fertigung
Deutschland

Neue ultraschallunterstützte Abrichtmethode für einschichtig galvanisch gebundene Diamantschleifscheiben

Abb. 1: Schematische Darstellung des Verschleißes verschiedener Schleifscheibentypen im Vergleich mit Schleifscheiben mit galvanischer Bindung [frei nach Kloc09, Lape14]

Um bei Hartmetallen gute Oberflächen zu erzielen, werden diese üblicherweise mit kunstharzgebundenen oder keramischen Diamantschleifscheiben geschliffen. Bei beiden Bindungstypen besteht, trotz einer relativ begrenzten Abtragsrate, ein unerwünscht hoher Verschleiß der Scheiben, was mit einer eingeschränkten Profilhaltigkeit verbunden ist. Die Verwendung von Diamantschleifscheiben mit einschichtiger galvanischer Belegung ist, trotz einiger spezifischer Vorteile, wie geometrischer Flexibilität, sehr guter Profilhaltigkeit, großer Spanräume und guter Kühlungseigenschaften durch großen Spanräume, unüblich, da die einschichtig galvanisch gebundenen Diamantschleifscheiben durch ihren hohen Kornüberstand (ca. 40% im Vergleich zu ca. 15% bei kunstharz- oder keramisch gebundenen Scheiben) Spanrillen verbunden mit relativ hohen Oberflächenrauheiten erzeugen. Weitere Nachteile einschichtiger galvanisch gebundener Scheiben sind die schlechte Abrichtbarkeit und die Reduzierung der Schleiffähigkeit mit zunehmenden Zerspanvolumen. In diesem Artikel wird eine innovative Lösung beschrieben, wie sich die nachteiligen Eigenschaften der galvanisch gebundenen Diamanten durch ultraschallunterstütztes Strukturieren der Diamanten überwinden lassen. Mit einem stehenden Diamantabrichter wird dazu bei sehr langsamen Umfangsgeschwindigkeiten der Schleifscheibe während des Abrichtens ultraschallunterstützt mit einer definierten durchschnittlichen Anzahl Schläge pro Diamantkorn auf die Diamanten geschlagen, so dass diese oberflächlich zerbrechen und zahlreiche scharfe Schneidkanten entstehen. Dadurch lassen sich aus relativ groben Körnungen (hier wurde D251 verwendet) Kornschneiden erzeugen, die gleichmäßigen Kornüberstand aus der Bindung aufweisen und die Eigenschaften feinerer Körner besitzen und damit bessere Oberflächen erzeugen, wobei die Vorteile der galvanischen Scheiben, wie z.B. gute Profilhaltigkeit und gute Kühleigenschaften erhalten bleiben. Die Kornzwischenräume (Spanräume) sind im Verhältnis zu den entstandenen Teilkörnern sehr groß, was eine optimierte Kühlstoffzufuhr ermöglicht. In den Experimenten konnte nachgewiesen werden, dass mit fragmentierten Diamanten einer D251-Schleifscheibe sich bzgl. bezogenem Zeitspanvolumen im Vergleich mit kunstharz- oder keramisch gebundenen Schleifscheiben mit feineren Körnungen (D46 oder D64) und üblichen Parametern (Q'w=0,5 mm³/(mm.s)) vergleichbare bzw. bessere Rauheitswerte erzeugen lassen (Ra<0,1 µm, Rz=0,8 µm).

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Strausak AG
Schweiz

Neuvorstellung: Werkzeugschleifcenter U-Grind

Neuvorstellung:  Werkzeugschleifcenter U-Grind

Die Strausak AG möchte auf der Grindtec nach eigenem Bekunden mit einer neuen Schleifmaschine für Furore sorgen: der U-Grind. Das neue 5-Achsen CNC Werkzeugschleifcenter U-Grind ist Neuanfang und Fortsetzung zugleich, das heißt neue Technologie kombiniert mit bewährten Elementen. So ist es wohl nicht ganz verwunderlich, dass die U-Grind das über mehr als zwei Jahrzehnte geprüfte kinematische Modell seiner Vorgängerin Fleximat übernimmt: Erfahrung, eine große Anzahl an Feldtests, sowie die vielen Feedbacks und Anregungen von Kunden hätten nach Firmenaussagen zum neuen 5-achsigen CNC Schleifcenter U-Grind geführt. Größere Verfahrwege, hohe Dynamik, verbesserte Zugänglichkeit und Anwenderfreundlichkeit und ein umfangreiches Softwarepaket von Numroto sorgen für größtmögliche Flexibilität und Zuverlässigkeit.

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Walter Maschinenbau GmbH
Deutschland

Optimale Schleifergebnisse können auch Software unterstützt erreicht werden

Optimale Schleifergebnisse können auch Software unterstützt erreicht werden

Der vorherrschende Trend zu immer komplexeren Werkzeuggeometrien ist ungebrochen. So gehörten bis vor wenigen Jahren Werkzeuge mit mehrfach unterschiedlichen Spiralen, Ungleichteilung zwischen den einzelnen Schneiden und dabei konstanter Stollenbreite am Rücken noch in den Bereich der Sonderwerkzeuge. Heute bezeichnen bereits viele Produktions- und Nachschärfbetriebe diese Art von Werkzeugen als ihr „täglich´ Brot“ d.h. als Standardwerkzeug.

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ISCAR Germany GmbH
ISCAR Germany GmbH
Deutschland

PKD-Werkzeuge für die Getriebegehäusebearbeitung

PKD-Werkzeuge für die Getriebegehäusebearbeitung
Im modernen Automobil- und Maschinenbau gewinnt die Leichtbaustrategie für Hochtechnologie-Bauteile immer mehr an Bedeutung. Durch den intelligenten Einsatz fortschrittlicher Aluminium- und MagnesiumLegierungen werden deutliche Gewichtsreduzierungen bei gleichzeitig erhöhten Stabilitätswerten erzielt.
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Diametal AG
Schweiz

Polierscheibe bekommt mehr „Verantwortung“

Polierscheibe bekommt  mehr „Verantwortung“

Die Nachfrage nach Bohrern und Fräsern mit einer polierten Spannute aus Vollhartmetall steigt stetig. Die Buntmetall und Verbundwerkstoff verarbeitende Industrie setzt auf solche Werkzeuge, da Werkzeuge mit einer polierten Spannute wesentlich höhere Standzeit aufweisen, bei gleicher Zerspanleistung, als herkömmliche Werkzeuge.

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Maximilian Warhanek, Josquin Pfaff
ETH Zürich Institut für Werkzeug-maschinen und Fertigung (IWF)
Schweiz

Positive Freiwinkel an Diamant Abrichtscheiben dank Ultrakurzpulslaser

Positive Freiwinkel an Diamant Abrichtscheiben dank Ultrakurzpulslaser

Abrichten ist ein kritischer Teil der Schleifprozesskette. Sowohl die Effizienz als auch die Ergebnisqualität von Schleifprozessen wird erheblich durch die Konditionierung des Werkzeugs beeinflusst [1]. Dabei stellt insbesondere der zunehmende Einsatz von superabrasiven Schleif- und Abrichtwerkzeugen aus Diamant und CBN eine Herausforderung für die Werkzeugkonditionierung dar. Aus diesem Grund werden vermehrt neue Methoden auf Basis von Elektroerosions- und Laserverfahren entwickelt und eingesetzt. In den vergangenen Jahren wurden im Bereich der Forschung diverse Laserprozesse in allen Bereichen des Abrichtens – Profilieren, Schärfen und Strukturieren – vorgestellt und vielversprechende Ergebnisse erzielt [1]. Große Fortschritte im Bereich der Industrietauglichkeit und Wirtschaftlichkeit von geeigneten Laserquellen haben zu ersten Schritten der industriellen Umsetzung dieser Prozesse geführt.

Dieser Artikel behandelt ein Lasertouchierverfahren welches neben der Herstellung der Makrogeometrie des Werkzeugs auch die Geometrie der Mikroschneidkanten am Abrasivkorn beeinflusst. In [2] werden die Vorteile dieses Vorgehens aufgezeigt. Obwohl die Form, Größe, Orientierung und Position der Körner stochastisch sind, gelingt die Herstellung eines positiven Freiwinkels auf einem Großteil der im Abrichtprozess aktiven Körner. Dieser Lasertouchierprozess wird an galvanisch einschichtig belegten Diamantabrichtstiften demonstriert. Der Einfluss von Freiwinkeln auf Diamantabrichtscheiben beim Konditionieren von Korundschleifwerkzeugen wird untersucht und unterschiedliche Einflussgrößen beleuchtet.

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Bahman Azarhoushang, Nima Jandaghi
Kompetenzzentrum für Schleiftechnologie und Feinstbearbeitung (KSF) Hochschule Furtwangen
Deutschland

Präzisionsschleifen und Superfinishen von keramikbeschichteten Walzen

Präzisionsschleifen und Superfinishen   von keramikbeschichteten Walzen
Der Markt des Walzenschleifens umfasst eine breite Palette von Anwendungen, wie z.B. Rollen für kleine Maschinen mit einem Durchmesser von nur 100-200 mm bis zu Walzen für die Metallindustrie, die bis zu 300t wiegen können. Je nach Walzenart und Anwendung werden unterschiedliche Materialien und Abmessungen verwendet. Die Einsatzgebiete setzen hohe Anforderungen an die Walzenqualität bezüglich Rundlauf, Parallelität, Oberflächenbeschaffenheit und Oberflächengüte.
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Mapal Dr. Kress KG
Deutschland

Produktive Bearbeitung mit PKD-Vollkopf- Reibahlen

Produktive Bearbeitung   mit PKD-Vollkopf- Reibahlen
Mehrschneidige PKD-Werkzeuge für Durchmesser kleiner 6 mm? Das war bis vor einigen Jahren technisch nicht möglich. Das Kompetenzzentrum für PKD-Werkzeuge in der Mapal Gruppe beschäftigte sich intensiv mit dem Ziel, PKD-Werkzeuge mit einer maximalen Anzahl an Schneiden zu entwickeln. Der Durchbruch gelang, indem durch einen speziellen Lötprozess ein Werkzeugkopf aus Voll-PKD stirnseitig auf den Vollhartmetall-Grundkörper aufgebracht werden konnte. Eine Entwicklung, die dem Trend der Miniaturisierung von Bauteilen entgegenkommt. So werden aktuell sehr erfolgreich Ventilführungen mit Durchmesser 6 mm mit einer achtschneidigen PKD-Vollkopf-Reibahle bearbeitet.

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