Leistungssteigerung beim Bohren von schwer zerspanbaren Werkstoffen durch kinematisch erzwungenen Spanbruch

Die Vielzahl der möglichen Schnittparameter-kombinationen und die daraus resultierenden Span(ungs)formen sowie der Einfluss weiterer Randbedingungen, wie der internen Schmierung, erschweren eine einfache Auswahl der Prozessparameter beim vibrationsunterstützten Bohren erheblich. Übergeordnetes Ziel des Vorhabens war es daher, bisher nicht untersuchte Parameterbereiche, mit besonderem Fokus auf die spezifische Schwingfrequenz, auf die berechnete und resultierende Span(ungs)geometrie, die Spanabfuhrqualität und das Arbeitsergebnis zu untersuchen. Somit sollten geeignete und im industriellen Einsatz wirtschaftliche Parameterkombinationen für diesen Prozess ermittelt und ein tiefergehendes Verständnis für die Spanentstehung und Spanabfuhrmechanismen entwickelt werden. Zu diesem Zweck wurde ein bestehendes 3-Achs-Bearbeitungszentrum auf eine magnetgelagerte Spindel umgerüstet, welche die drehzahl-unabhängige Änderung der Schwingfrequenz und der Schwingungsamplitude ermöglicht. Darüber hinaus ermöglicht dieses System Abweichungen von der üblicherweise eingesetzten, reinen Sinusform der Schwingung. Mithilfe dieser magnetgelagerten Spindel wurden umfangreiche Untersuchungen zu variierten spezifischen Schwingfrequenzen und variierten Schwingungsamplituden durchgeführt. Darüber hinaus wurden Schwingungsmodulationen der üblichen Sinusschwingung auf ihre Einflüsse auf den Vorschubkraftverlauf im Prozess untersucht. Die Untersuchung von Randbedingen, wie die Wahl passender Schmierstoffe und der Einfluss des CFK-Anteils auf den Werkzeugverschleiß bei der Bearbeitung von CFK-Metall-Schichtverbunden, tragen ebenso zu einem besseren Verständnis des Prozesses und zu einer erleichterten Anwendung im industriellen Einsatz bei.