• Uni/Hochschule: Westsächsische Hochschule Zwickau Fakultät Automobil- und Maschinenbau Institut für Produktionstechnik IfP
  • Land: Deutschland
  • Autor(en): Michael Schneeweiß, Jan Glühmann, Hans-Jürgen Schlindwein
  • Artikel vom: 22 November 2017
  • Seitenaufrufe: 1182
  • Artikel Nummer: 063-010
  • Kategorie(n): Zerspanen, WERKZEUG ANWENDUNGEN, CVD bestückte Werkzeuge, Verbundwerkstoffe, Fräswerkzeug, Faserverstärkte Kohlenstoffe (GFK / CFK), Bohrwerkzeug, Nichteisenhaltige (NE)-Werkstoffe, Diamant-/diamantähnlich beschichtete Werkzeuge
  • Schlüsselbegriffe: CFK, Faserverbundwerkstoff, GFK, PKD, Prozessbeschreibung, Schmiermittel, Spanungswerkzeuge, Zerspanen
  • Kühlschmierstoffe verbessern die Zerspanung von Faserverbundkunststoffen

    Der Einsatz geeigneter Emulsionen als Kühlschmierstoff bei der Bearbeitung von Faserverbundkunststoffen wie CFK oder GFK zeigt deutliche Vorteile gegenüber der bisher etablierten Trockenbearbeitung. Dabei kann nicht nur der Werkzeugverschleiß deutlich reduziert, sondern ebenfalls die Bauteilqualität gesteigert werden. Kritische Defekte wie Schichtablösungen, Faserausrisse oder aber -überstände werden vermieden bzw. treten diese erst nach erheblich längeren Bearbeitungszeiten auf. Weiterhin ergeben sich positive Effekte hinsichtlich Gesundheitsschutz und Maschinensicherheit.

    Einleitung

    Vor dem Hintergrund der sich verschärfenden Anforderungen hinsichtlich Energie- und Material-effizienz in Branchen wie dem Automobilbau, der Luft- und Raumfahrt oder aber der Energietechnik nimmt die Bedeutung moderner Leichtbauwerkstoffe stetig zu. Hier steht die Gruppe der Faserverbundkunststoffe (FVK), nicht zuletzt aufgrund des günstigen Festigkeits-Dichte-Verhältnisses, immer stärker im Fokus der Betrachtungen. Als problematisch hat sich in den letzten Jahren die Auslegung spanender Bearbeitungsprozesse für Faserverbundkunststoffe herausgestellt. Dies betrifft zum einen den Problemkreis Werkzeugmaschine-Werkzeug-Werkstück und zum anderen den Arbeits- und Gesundheitsschutz. Bedingt durch den inhomogenen Aufbau von FVK – bestehend aus Faser- und Matrixwerkstoff – ergeben sich spezielle Anforderungen an die Spanungswerkzeuge. Dies betrifft unter anderem die stark abrasive Wirkung der Faserwerkstoffe (bspw. Kohle- oder Glasfaser), die einen extremen Verschleißzuwachs nach sich zieht und somit eine ausreichende Verschleißfestigkeit der Werkzeuge voraussetzt. Der Matrixwerkstoff hingegen stellt häufig kein Bearbeitungsproblem dar. Zu berücksichtigen ist jedoch, dass zur Vermeidung von Matrixschäden nur geringe Zerspanungstemperaturen entstehen dürfen. Somit sind Werkzeuge mit kleinen Schneidkantenradien und möglichst glatten Frei- bzw. Spanflächen einzusetzen und zusätzlich angepasste Schnittbedingungen auszuwählen.

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