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Josquin Pfaff, Maximilain Warhanek, Paul Butler-Smith, Konrad Wegener
ETH Zürich – Institut für Werkzeug- maschinen und Fertigung (IWF)
Schweiz

DIPLAT: Ultrakurzpulslaserbearbeitung von Diamantwerkzeugen

Abbildungen (ETH Zürich/IWF)
Abbildungen (ETH Zürich/IWF)

Neben der klassischen Synthese bei hohem Druck und hoher Temperatur hat sich die Abscheidung von polykristallinem CVD-Dickschichtdiamant oder monokristallinem Diamant (MKD) aus der Gasphase als Herstellungsverfahren bereits seit Jahren fest etabliert. Ein neues Konzept verbindet die Skalierungsvorteile der Gasphasenabscheidung mit dem Einkristallwachstum und ermöglicht so erstmals MKD von exzellenter Homogenität für Schneidkanten mit Längen von über 20 mm. Wichtige Eigenschaften der Kristalle wie Transparenz oder elektrische Leitfähigkeit lassen sich über weite Bereiche kontrolliert einstellen.

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Kadia Produktion GmbH + Co.
Deutschland

Eco und doch für höchste Ansprüche

Eco und doch für höchste Ansprüche

Kadia präsentiert kompakte Highend-Honmaschine für Prototypen- und Serienfertiger. Fertigungsbetriebe, die hochgenaue Bohrungen in kleinen bis mittleren Losgrößen zu bearbeiten haben, scheuen sich oft, in eine eigene Präzisions-Honmaschine zu investieren. Die Auslastung ist ihnen zu gering. Manch einer produziert vielleicht auf einer „Einfachmaschine“, die zwar günstig zu beschaffen ist, aber häufig nicht genau genug arbeitet. Mit einer neuen einspindligen „Eco Honmaschine“ wendet sich die Kadia Produktion GmbH + Co. nun genau an diese und ähnliche Anwendergruppen. Die „E line“, so ihr Name, ist die ideale Einsteigerlösung für das Hochgenauigkeitshonen. Und falls die Stückzahlen doch mal ansteigen – auch kein Problem, das Maschinenkonzept bietet Optionen für die Serienfertigung.

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M. Schneeweiß, J. Glühmann
Fakultät Automobil- und Maschinenbau Institut für Produktionstechnik IfP an der Westsächsischen Hochschule Zwickau
Deutschland

Effekte der kryogenen Kühlung mittels Kohlenstoffdioxid beim Drehen und Fräsen

Effekte der kryogenen Kühlung mittels Kohlenstoffdioxid beim Drehen und Fräsen

Vorrangig schwer spanbare Werkstoffe lassen sich durch den Einsatz kryogener Kühltechniken wirtschaftlich bearbeiten, wobei verfahrensspezifische Unterschiede in der Wirkung des Kryogens zu beobachten sind. Diese betreffen nicht nur die Ausbildung spezifischer Verschleißerscheinungsformen am Spanungswerkzeug, sondern ebenso die erzielbaren Standzeit- und Kostenvorteile. Generell ist festzustellen, dass bei geeigneter Wahl der Standbedingungen die Lebensdauer der Werkzeuge signifikant gesteigert werden kann, was wiederum mit einer deutlichen Kostenreduktion – im Vergleich zu konventionellen Kühltechniken – einhergeht.

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Mapal Fabrik für Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG
Deutschland

Effizienzpotenziale ausschöpfen

Effizienzpotenziale ausschöpfen

Unter dem Motto „Schnell, sicher, effizient“ präsentiert der Zerspanungsspezialist Mapal auf der Metav ein breites Spektrum an Produkten zum Reiben, Bohren, Fräsen, Drehen und Spannen und zugehörige Dienstleistungen.

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Fritz Klocke, Dieter Lung, Tolga Cayli
Werkzeugmaschinenlabor (WZL) der RWTH Aachen
Deutschland

Einsatz von Hochleistungsschneidstoffen zur Bearbeitung intermetallischer γ-Titanaluminide

Einsatz von Hochleistungsschneidstoffen  zur Bearbeitung intermetallischer γ-Titanaluminide

Die Entwicklung moderner Flugzeugtriebwerke ist durch die Forderung nach steigender Effizienz, Gewichtsreduzierung und sinkendem Treibstoffverbrauch geprägt. Die steigenden Preise für Treibstoffe machen sich nicht nur an der Zapfsäule bemerkbar, sondern auch durch Kerosinzuschläge bei Flugreisen. Speziell bei Flugzeug-Triebwerken leitet sich hieraus die Forderung nach steigender Effizienz und damit einem sinkenden Treibstoffverbrauch ab.

Daher suchen Triebwerkshersteller nach neuen Möglichkeiten, den Wirkungsgrad ihrer Antriebsaggregate zu erhöhen. Ein erfolgreicher Weg zur Effizienzsteigerung von Triebwerken ist der Einsatz neuer und leichter Hochtemperaturwerkstoffe, wie intermetallische „Gamma-Titanaluminide“ - kurz γ-TiAl.

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Dr. Mona Clerico
Walter Deutschland GmbH
Deutschland

Freie Geometriewahl durch PKD-Vein

Freie Geometriewahl durch PKD-Vein

Im Flugzeugbau spielen Kohlenstofffaser verstärkter Kunststoff (CFK) und Werkstoffverbunde aus CFK mit metallischen Komponenten eine immer wichtigere Rolle. Zu ihrer Bearbeitung kommen bevorzugt Werkzeuge aus Polykristallinem Diamant (PKD) und beschichtetem Vollhartmetall zum Einsatz. PKD-Werkzeuge der Walter AG sind mit der PKD-Vein-Technologie gefertigt, die zahlreiche Vorteile bei Schneidengeometrie und Prozesssicherheit bietet.

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Gühring KG
Deutschland

Gühring setzt verstärkt auf PKD-Werkzeuge

Gühring setzt verstärkt auf PKD-Werkzeuge

In ihrer Verschleißfestigkeit und Schärfe sind sie kaum zu übertreffen: PKD- und cBN-Werkzeuge garantieren lange Standzeiten, effiziente Schnittdaten, kurze Taktzeiten, hohe Vorschubgeschwindigkeiten und können mehrere Werkzeuge in sich vereinen und so den Fertigungsprozess erheblich verkürzen – ein paar junge Bearbeitungsbeispiele:

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Microcut Ltd
Schweiz

Kleine Bohrungen prozesssicher in Präzision fertigen

Kleine Bohrungen prozesssicher  in Präzision fertigen

Das Bore Sizing findet immer mehr Anwendungen in Schlüsselindustrien: Automobilindustrie, Medizinaltechnik, Motorenbau (Injektoren), Spritzwerkzeugbau und Heisskanaltechnik, Display-Herstellung sowie der Uhrenindustrie. Die Firma Microcut AG bietet hier Maschinen und Lösungen zur Feinstbearbeitung präziser Bohrungen mit Durchmessern von 0,015 mm bis neu 8 mm an.

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Walter AG
Deutschland

Kühle Präzision für maximale Standzeiten

Kühle Präzision für maximale Standzeiten

Spezialisten für die ISO M- und ISO S-Bearbeitung: Die neuen Walter Wendeschneidplatten der Geometrien RM5 und FM5 verfügen über Kühlkanäle auf der Spanfläche. Das Kühlmittel wird dadurch direkt unter den Span an die Schneidkante geführt – und somit eine höhere Standzeit erzielt.

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Eberhard Abele, Thomas Heep, Philipp Feßler
PTW, TU Darmstadt
Deutschland

Laseradditiv gefertigter Drehhalter für die prozesssichere CO2-Schneestrahlkühlung - Einsatzverhalten von beschichtetem Hartmetall beim Drehen von Vermicularguss

Schneidstoffe sind bei der Bearbeitung schwer zerspanbarer Werkstofflegierungen einer erheblichen thermomechanischen Belastung ausgesetzt. Eine mögliche Technologie zur Steigerung des Einsatzverhaltens von beschichtetem Hartmetall ist die Verwendung einer kryogenen Prozesskühlung auf Basis von Kohlenstoffdioxidschnee (CO2-Schnee). Rückstandsfreie Sublimation der zugeführten Trockeneispartikel, erhebliche Reduktion der thermischen Schneidstofflast sowie Kosteneinsparungen bei Kühlschmierstoffwartung und -entsorgung sind wesentliche Verfahrensvorteile dieser Kühlmethodik. Zur Erhöhung der industriellen Akzeptanz und darüber hinaus zur Realisierung einer prozesssicheren, integrationsfähigen und zielgerichteten Versorgung thermisch hochbelasteter Schneidstoffbereiche mit CO2-Schnee können additiv gefertigte Werkzeugkomponenten einen entscheidenden Beitrag leisten. Daher wird im folgenden Artikel ein additiv gefertigter Drehhalter vorgestellt, welcher die simultane Versorgung von Span- und Freifläche mit CO2-Schnee ermöglicht. Dieses innovative Werkzeugkonzept soll zukünftig nicht nur die ökologische Nachhaltigkeit, sondern auch die Produktivität anspruchsvoller Zerspanungsaufgaben verbessern.
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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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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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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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