SPP 2231: Kopplung experimenteller und numerischer Methoden zur mehrskaligen Analyse der Wirkmechanismen von Kühlschmierstrategien in Zerspanprozessen

Für die Gestaltung effizienter Zerspanungsprozesse ist der richtige Einsatz von Kühlschmierstoff essentiell. Neben Kenntnissen über den prozesstechnischen Aspekt des Spantransports und die makroskopische Kühlwirkung stellt die Ausprägung und Beschaffenheit des Schmierspalts und der Kühlbedingungen im Bereich der sekundären Scherzonen an Frei- und Spanfläche, also in direkter Nähe zur Materialtrennung, eine fundamentale wissenschaftliche Fragestellung innerhalb der Fertigungstechnik dar. Insbesondere in diesen Bereichen wird ein hoher Anteil der in der Zerspanung anfallenden Wärmeenergie erzeugt, so dass die lokalen Reibungsphänomene wesentlichen Einfluss auf die resultierende Randzone des erzeugten Bauteils und die thermomechanische Belastung des Werkzeugs nehmen. Um diese Effekte gezielt zu untersuchen, wird in diesem Vorhaben ein Hobelprüfstand um ein Zuführkonzept für Kühlschmierstoff erweitert. Hierbei kommen sowohl Öl als auch KSS-Emulsion bei unterschiedlichen Drücken (10, 30, 80 bar) zum Einsatz. Durch Hochgeschwindigkeitsaufnahmen kann dabei der Einfluss unterschiedlicher Kühlschmierstrategien auf die Spanbildung analysiert werden. Die thermische Schneidkeilbelastung wird mit einem Thermographiesystem ermittelt. Basierend auf Kraftmessungen und den Kontaktlängen am Schneidkeil können außerdem die am Werkzeug anliegenden mechanischen Spannungen ermittelt werden. Weiterhin können durch die Kenntnis der mechanischen Spannungen Rückschlüsse auf die Reibverhältnisse am Schneidkeil gezogen werden. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen im Anschluss genutzt werden, um den Einfluss von Kühlschmierstoff in numerischen Simulationen zu modellieren.

Kontakt:
Für weitere Informationen steht Ihnen Lars Ellersiek, Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover, per E-Mail unter ellersiek@ifw.uni-hannover.de gern zur Verfügung.