Inverses Spanungsverhältnis – eine neue Strategie für das Planfräsen
Dmytro Borysenko
Die vorliegende Arbeit fokussiert auf aktuelle Fragenstellungen der Metallzerspanung mittels Planfräsens (Stirnfräsen). Im Mittelpunkt der Betrachtungen steht das Spanungsverhältnis b/h (Spanungsbreite b, Spanungsdicke h) mit der Zielsetzung einer Erhöhung der Prozessstabilität und Oberflächenqualität, verbunden mit der Erhaltung oder Steigerung der Produktivität beim Planfräsen. Wird eine Strategie zur Verringerung des Spanungsverhältnisses bis zu b/h < 1 verfolgt, kehren sich viele Spanungskenngrößen und Wirkmechanismen um, sodass die Dynamik des Zerspanprozesses positiv beeinflusst wird. Dementsprechend behandelt die Arbeit als Schwerpunkte grundlegende Untersuchungen zum Einfluss des geringeren Spanungsverhältnisses auf die resultierenden Prozesskräfte, die Werkzeugauslenkung und das Temperaturverhalten beim Fräsen sowie eine praxisrelevante Werkzeug- und Prozessgestaltung. Die wichtigsten Bestandteile der theoretischen Ausführungen umfassen die Entwicklung der Prozesskraft-, Werkzeugauslenkungs- und Eigenspannungsmodelle sowie die Gestaltung von 3D FEM-basierten Modellen zur Simulation des Stirnfräsens. Die Basis hierfür liefern die Ergebnisse detaillierter Untersuchungen zur Schnittaufteilung und Spiralanordnung der Schneiden, zur Erweiterung des Kraftmodells nach Kienzle, zur Gestaltung der Makrogeometrie der Schneide sowie Untersuchungen zum Einfluss der Schnittgeschwindigkeit auf die Oberflächenbeschaffenheit unter den Bedingungen eines geringeren Spanungsverhältnisses b/h < 1. Über die Kombination von geringeren Spanungsverhältnissen mit dem High Speed Cutting sollen deutliche Effekte für die Fräsbearbeitung von Planflächen in Bezug auf die erzeugbare Oberflächenqualität und Produktivität erreicht werden.
