TR73

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B8 - Schleifstrategien



Schleifstrategien zur lokalen, belastungsorientierten Randzonenmodifikation von Blechmassivumformwerkzeugen

Projektstatus: laufend

Letztes Update: 16.06.2017



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Bei der Blechmassivumformung (BMU) treten während des Umformvorgangs lokal stark unterschiedliche Druck- und Zugbelastungen des Umformwerkzeugs auf. In Überlagerung mit diesen Lastspannungen können die fertigungsbedingten Randzoneneigenspannungen im Werkzeug die Ermüdung funktionsrelevanter Bereiche begünstigen oder verzögern. Speziell bei der BMU ist eine lokale Optimierung dieser Randzoneneigenschaften zwingend erforderlich, um den hohen auftretenden Belastungen standzuhalten und den BMU-Vorgang prozesssicher zu gestalten. Der Formschleifprozess als einer der letzten und damit qualitätsbestimmenden Fertigungsschritte kann genutzt werden, um die fertigungsbedingten Randzoneneigenschaften gezielt auf die später im Umformprozess herrschenden Spannungszustände anzupassen. Das Ziel dieses Teilprojekts ist es entsprechend, die Lebensdauer von Blechmassivumformwerkzeugen durch lokal eingebrachte Eigenspannungen signifikant zu steigern und so die Prozesssicherheit des Umformprozesses zu gewährleisten.

Die grundlegenden Zusammenhänge zwischen dem Schleifprozess und den sich ausbildenden Randzoneneigenspannungen standen im Fokus der Untersuchungen in der ersten Projektphase (zweite Antragsphase des SFB TRs). Es wurden drei Haupteinflussgrößen identifiziert und ein empirisches Modell hergeleitet. Dieses kann genutzt werden, um ein gewünschtes Eigenspannungsprofil durch den Schleifprozess einzubringen. Das Hauptziel für die dritte Förderperiode ist es, die notwendigen wissenschaftlichen Erkenntnisse für die prozesssichere Herstellung und Regeneration von Blechmassivumformwerkzeugen mit optimierten Randzoneneigenschaften zu erarbeiten.

B8 Bild 1

Hierfür müssen folgende Erkenntnisse erarbeitet werden: Als erstes Teilziel müssen die Einflüsse der Kontaktzone zwischen Schleifwerkzeug und Werkstück auf die resultierenden Randzoneneigenschaften geklärt werden. Die Kontaktzone variiert je nach Bahnabstand, Zustellung und Anstellwinkel der torischen Werkzeuge und muss bei der Fertigung der Werkstücke berücksichtigt werden. Das zweite Teilziel liegt in der Erarbeitung von Erkenntnissen über die Ausbildung von Randzonenübergängen zwischen zwei unterschiedlich bearbeiteten Werkstückbereichen. Die Belastungen des Umformprozesses wechseln nicht abrupt von einem Bereich in den anderen. So ist die Fertigung eines kontinuierlichen, über alle Bereiche der Belastung angepassten Eigenspannungsprofils notwendig. Drittens muss die Prozesssicherheit des Schleifprozesses gewährleistet werden. Dies erfolgt, indem fertigungsbedingte Schwankungen der Schleifwerkzeuge sowie deren Verschleißverhalten untersucht und durch entsprechende Abrichtstrategien kompensiert werden. Das vierte Teilziel ist die Anpassung des Fertigungsprozesses auf Grund der Armierung der BMU-Werkzeuge. Durch die Vorspannung mittels einer Armierung kann es zu Wechselwirkungen mit dem Fertigungsprozess kommen. Diese Wechselwirkungen werden untersucht und die Fertigungsstrategien entsprechend angepasst. Sind diese vier Teilziele erreicht, werden alle Erkenntnisse im fünften Teilziel, der computergesteuerten Bahnplanung für lokal angepasste Randzonenoptimierung, gebündelt. Für die Fertigung von komplexen Geometrien, wie sie in der BMU vorkommen, ist eine computerunterstützte Bahnplanung unabdinglich. Diese Bahnplanung muss jedoch unter Berücksichtigung der geforderten, lokalen Randzoneneigenschaften erfolgen. Als letztes Teilziel erfolgt die Anpassung der Schleifstrategie als Regenerationsmaßnahme von Werkzeugkomponenten mit verschlissener Hartstoffschicht. Hierfür muss nicht nur die Hartstoffschicht entfernt, sondern auch angepasst an die Belastungshistorie, das Substrat wieder mit optimierten Randzoneneigenschaften versehen werden, bevor eine erneute Beschichtung erfolgen kann.

B8 85674 Kontaktfläche


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