Entwicklung eines Werkzeugsystems zur Bohrbearbeitung

Entwicklung eines Werkzeugsystems zur Bohrbearbeitung von TiAl6V4 mittels kombinierter Kohlenstoffdioxid- Kühlung und Minimalmengenschmierung (MMS)

 

Motivation

Titan besitzt eine hohe spezifische Festigkeit und eine gute Korrosionsbeständigkeit auch im Hochtemperaturbereich. Damit ist Titan ein idealer Werkstoff für Anwendungsfälle in der Luft- und Raumfahrt. Ein Nachteil dieses Werkstoffes ist die niedrige Wärmeleitfähigkeit, welche eine hohe Erwärmung des Werkzeuges in der Zerspanzone verursacht. Die dabei entstehende thermomechanische Belastung bewirkt einen frühzeitigen Ausfall der Werkzeuge. Besonders bei der Bohrbearbeitung ist die Kühlung mittels einer externen Zufuhr (siehe Abbildung) nicht möglich, da sich die Zerspanzone im Materialinneren befindet und damit nicht erreichbar ist. Mit einer innovativen Kühlstrategie werden die Auswirkungen der thermomechanischen Belastung verringert, um längere Standwege bei der Bohrbearbeitung von Titan zu erzielen.

 
Externe Kühlung der Werkzeugspitze mit CO2-Schnee – © Sibylle Scheibner
Externe Kühlung der Werkzeugspitze mit CO2-Schnee
 

Zielsetzung und Vorgehensweise

Zielsetzung und Vorgehensweise Im Rahmen des Projektes wird eine Werkzeugneuentwicklung für Bohrwerkzeuge mit Eignung zur Bohrbearbeitung der Titanlegierung TiAl6V4 unter kryogener Kühlmethodik bei gleichzeitiger Schmierung mittels Minimalmengenschmiertechnik (MMS) durchgeführt.

Das Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) arbeitet daher im Rahmen eines Kooperationsprojektes mit dem Werkzeughersteller UC Tools GmbH und dem Präzisions-Spannwerkzeughersteller Zürn GmbH & Co. KG zusammen. Die Forschungsschwerpunkte liegen in der Entwicklung und Auslegung einer neuartigen Werkzeuggeometrie und der getrennten inneren Zuführung von CO2-Schnee und MMS zur Zerspanzone.

Das Industrieprojekt gliedert sich in folgende Teilbereiche:

  • Erfassung der thermomechanischen Werkzeugbelastung bei der Bohrbearbeitung von TiAl6V4
  • Entwicklung eines Werkzeugkonzepts für die hybride Bohrbearbeitung
  • Konstruktive Auslegung eines Werkzeugspannsystems für die getrennte Zufuhr von CO2 und Minimalmengenschmierung
  • Erprobung des Gesamtsystems und Anpassung der Gesamtkonstruktion

Fördergeber