Einfluss der Schneidkantenverrundung auf die Prozessdynamik beim Fräsen

In der Metall verarbeitenden Industrie kann das Fräsen als eines der wichtigsten Fertigungsverfahren angesehen werden. Durch die hohe Flexibilität der Bearbeitungsmaschinen und die geometrische Vielfalt der eingesetzten Fräswerkzeuge stellt es eines der leistungsfähigsten spanenden Bearbeitungsverfahren dar. Die kontinuierliche Weiterentwicklung der Technologie mit neuen geometrischen Werkzeugvarianten oder innovativen Beschichtungen sorgt dafür, dass das Verfahren immer weiter an Bedeutung gewinnt.

Der Technologiestandort Deutschland belegt seit vielen Jahren einen der Spitzenplätze in der Weiterentwicklung und Optimierung spanender Produktionsverfahren. Dies spiegelt sich nicht zuletzt in der hohen Dichte an Forschungseinrichtungen wider, die sich mit dieser Thematik beschäftigen. Die Untersuchung stellt einen Beitrag zur Erforschung des Fräsens mit Schneidkantenpräparation dar. Dabei soll der Einfluss definierter Verrundungen der Schneidkante auf die Dynamik des Prozesses untersucht werden. Schneidkantenpräparationen zielen auf die Leistungssteigerung von Zerspanwerkzeugen ab. Durch eine definierte Verrundung beziehungsweise Phasenanbringung können frühzeitig stationäre Prozessbedingungen erreicht werden. Im Gegensatz zu plötzlich und unerwartet auftretendem Verschleiß durch Kanten- und Mikroausbrüche können durch diesen Trend höhere Standzeiten und Werkstückgenauigkeiten erzielt werden. Allerdings ergeben sich durch die Verrundung auch veränderte Eingriffsbedingungen des Schneidkeils und somit auch Einflüsse auf den Prozess, wie verschiedene aktuelle Untersuchungen zeigen.

Um die Prozessdynamik zu erfassen, kommt in dieser Untersuchung ein modifiziertes Verfahren der In-Prozess-Schwingungsanalyse zum Einsatz. Dabei werden die von einem rotierenden Schnittkraftdynamometer (engl. Rotating Cutting Force Dynamometer, RCD) aufgenommenen Prozesssignale in ein Amplitudenspektrum überführt und beurteilt. Neben den Amplitudenspektren werden auch die Zeitsignale und Späne hinsichtlich charakteristischer Verläufe und Formen untersucht.

Versuchsaufbau einer In-Prozess-Frequenzanalyse, Bild: iWFT

Steigende Schnittkräfte als Funktion der Kantenverrundung, Bild: iWFT