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Den Wirkmechanismen des Kühlschmierstoffs auf der Spur

Den Wirkmechanismen des Kühlschmierstoffs auf der Spur

© IFW
Die Einbringung von Kühlschmierstoff kann die Spanbildungsmechanismen bedeutend verändern

Auch wenn die Anwendung von Kühlschmierstoff (KSS) zur Reduktion von Werkzeugverschleiß seit vielen Jahrzehnten Standard in der Zerspanung ist, sind die zugrundeliegenden Wirkmechanismen noch weitestgehend unerforscht. In einem am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz Universität Hannover laufenden Projekt werden die entsprechenden Effekte durch grundlegende experimentelle Methoden und Finite Elemente basierten Spanbildungssimulationen genauer erforscht.

Das Projekt wird im Rahmen des Schwerpunktprogramms 2231 „Effizientes Kühlen, Schmieren und Transportieren – Gekoppelte mechanische und fluid-dynamische Simulationsmethoden zur Realisierung effizienter Produktionsprozesse“ zusammen mit dem Institut für Maschinenkonstruktion und Tribologie (IMKT) der Leibniz Universität Hannover bearbeitet.

Die erste Laufzeit des Projekts wurde vor kurzem abgeschlossen. In dieser Laufzeit wurde ein Hobelprüfstand um ein KSS-Zufuhrsystem erweitert, das Zerspanungsprozesse mit KSS-Drücken bis 70 bar ermöglicht. „Mit Hilfe dieses Prüfstands und der dazugehörigen Hochgeschwindigkeitskamera konnten wir erstmals Spanbildungsvorgänge während der Zerspanung mit Hochdruck-Kühlschmierstoff wirkstellennah beobachten“ erläutert Projektbearbeiter Lars Ellersiek. Der Spanbildungsprozess kann durch die Hochgeschwindigkeitskamera mit 12-facher Vergrößerung sowie um den Faktor 1000 verlangsamt aufgezeichnet werden. In den Hochgeschwindigkeitsaufnahmen lassen sich eine erhöhte Krümmung des Spans infolge des Kühlschmierstoffs sowie Details zur Eindringung des Kühlschmierstoffs in den Schmierspalt erkennen. Zudem ändert sich durch den Einsatz von Kühlschmierstoff bei hoher Schnittgeschwindigkeit von 500 m/min der Spanbildungsmechanismus. Ellersiek: „Bei zunehmender Schnittgeschwindigkeit entwickelt sich ohne Kühlschmierstoff die Fließspanbildung in unserem Anwendungsfall zu einer Scherspanbildung. Hierdurch entstehen ungünstige dynamische Belastungen am Werkzeug.“

Nach den vielversprechenden Forschungsergebnissen hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) eine zweite Laufzeit des Projekts bewilligt. Es startet Anfang 2023. Im Fokus steht dann die simulative Abbildung der beobachteten Effekte mit Hilfe der Finite Elemente Methode.

Aktuell wird für das Projekt noch ein Projektbearbeiter gesucht. Bei Interesse findet Sie die passende Ausschreibung unter folgendem Link:

https://www.uni-hannover.de/de/jobs/id/5629?cHash=6f743f5fc195dc8f989302b14748463e

Kontakt:

Für weitere Informationen steht Ihnen Lars Ellersiek, Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen, unter Telefon +49 511 762 18234 oder per E-Mail unter ellersiek@ifw.uni-hannover.de gern zur Verfügung.