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Ultraschallschwingsysteme für spanende Bearbeitung

Ultraschallschwingsystem an Werkzeugmaschine

Um den Anforderungen bzgl. Leichtbau und Ressourceneffizienz gerecht zu werden, kommen verstärkt schwer zerspanbare Faserverbundwerkstoffe zum Einsatz. Die Bearbeitung dieser Werkstoffe ist mit einer geringen Produktivität und hohen Kosten verbunden. Bei der spanenden Bearbeitung kommt es oft zu Einbußen hinsichtlich Qualität und Produktivität. Typische Fehlerbilder zeigen Faserausrisse, Delamination und Ausbrüche des Werkzeuges bzw. des Werkstücks. Auch lange und schlecht abzuführende Späne beim Bearbeiten duktiler Werkstoffe wie Stahl oder Aluminium beschränken die Effizienz der Zerspanung. Besonders beim Bohren mit hohen Aspektverhältnis kann es zu Werkzeugbrüchen kommen.

Diesen Problemen kann mit hybriden Prozessen und dem wirkstellennahen Einbringen einer zusätzlichen Energie als Schwingung der Werkzeugschneide entgegen gewirkt werden. Aktuelle Schwingsysteme haben keine wiksame Amplitudenregelung und weisen eine hohe Dämpfung auf. Zudem sind industrielle und modulare Systeme für beliebige Werkzeugmaschinen nicht am Markt verfügbar.

Zerspanung mit Schwingungsüberlagerung durch gezielte Anregung der Werkzeuge mit Ultraschall-Schwingungen führt zu einer signifikanten Reduktion von Werkzeugverschleiß und Schnittkraft.

  • Piezoaktoren zur Anregung der Ultraschallschwingsysteme für den modularen Einsatz in Werkzeugmaschinen
  • Realisierung der Ultraschallüberlagerung von Werkzeugen durch adaptronische Komponenten
  • Hybride Prozesstechnologien zur Steigerung der Produktivität, Genauigkeit, Prozesssicherheit und Bauteilqualität

Anwendungsbereich: Rotierende Bearbeitungsverfahren

Die universellen Schwingsysteme in Form eines Werkzeughalters für die Zerspanung können in konventionellen Werkzeugmaschinen mit HSK oder SK Schnittstelle eingewechselt werden. Eine Modifikation oder ein Eingriff in die Maschinen ist nicht erforderlich, sodass der ursprüngliche Funktionsumfang erhalten und erweitert wird. Durch die spezielle Auslegung der Schwingsysteme ist die Maschinenspindel gegenüber den erzeugten Schwingungen entkoppelt und wird damit keinen zusätzlichen Belastungen ausgesetzt.

 Anwendung der Schwingungsüberlagerten Zerspanung 

  • Bohren
  • Tieflochbohren
  • Fräsen

Bereitgestellt durch

Fraunhofer IWU