Schneidkantenpräparation durch Druckluft-Nassstrahlspanen mit Industrierobotern

Aßmuth, R.

Der Präparation von Schneidkanten wird eine hohe Relevanz bei der Werkzeugherstellung zugeordnet. Es ist bekannt, dass Schneidkantenverrundungen mit abgestimmter Form und Größe zielführend sind, um die Verschleißbeständigkeit und die Produktivität von Werkzeugen zu erhöhen. Die gezielte und reproduzierbare Herstellung solch spezifischer Schneidkantenverrundungen stellt jedoch weiterhin eine relevante Herausforderung dar.

In dieser Arbeit wird daher die zielgerichtete Anwendung des Druckluft-Nassstrahlspanens zur Schneidkantenpräparation an Hartmetallwerkzeugen erforscht. In Untersuchungen des wirkenden Freistrahls, der Beeinflussung der Oberflächentopographie, des Materialabtrags an Schneiden sowie der Veränderungen der Prozessbedingungen im Langzeitbetrieb der Anlage werden die wesentlichen Prozessstellgrößen sowie deren Interaktion auf das Präparationsergebnis herausgearbeitet. Zu diesen gehören der Strahldruck, die Strahlvorschubgeschwindigkeit und der Strahlwinkel. Untersuchungen der Strahlgeschwindigkeit zeigen, dass ein höherer Strahldruck zu einer höheren kinetischen Energie der Einzelkörner sowie einer gesteigerten Abrasivleistung führt. Dies resultiert in einer stärkeren Deformation der Hartmetalloberfläche und einem größeren Zeitspanvolumen. Hingegen wird die Reproduzierbarkeit von Präparationsergebnissen durch einen stärkeren Abrasivverschleiß herabgesetzt.

Gewünschte Schneidkantenverrundungen sind indessen durch die Variation der Strahlvorschubgeschwindigkeit und des Strahlwinkels erzielbar, da diese den Materialabtrag und die Orientierung des resultierenden Schneidenprofils bestimmen. Die Herstellung spezifischer Schneidkantenverrundungen ist durch eine definierte Führung des zu präparierenden Werkzeugs mithilfe eines Industrieroboters zu erreichen. Diesbezüglich wird ein Automatisierungsansatz erarbeitet, welcher insbesondere die Schneidkantenpräparation von komplexen Schaftwerkzeugen ermöglicht. Die Erkenntnisse dieser Arbeit sowie daraus abgeleitete Prozessgestaltungshinweise dienen dazu, das Druckluft-Nassstrahlspanen zur Schneidkantenpräparation mit Industrierobotern effizient zu nutzen.

Veröffentlicht als

Dissertation, Technische Universität Dortmund, Vulkan Verlag, Essen, 2019, ISBN: 978-3-8027-8915-1