 | 2007 |
Abstract:
Im Mittelpunkt der Untersuchungen zur mechanischen Bearbeitung leichter Tragwerkskomponenten stehen der Erkenntnistransfer und die Integration mechanischer Fertigungstechnologien und Bearbeitungssysteme in ein Gesamtanlagenkonzept zur flexiblen Fertigung von Leichtbaurahmenstrukturen. Für die Weiterverarbeitung von Strang-pressprofilen und die Montage von Anbauteilen an Tragwerkskomponenten ist oft eine spanende Bearbeitung erforderlich. Bohrungen stellen ein wichtiges Konstruktionsmerkmal dar, um eine spätere Verbindung von Leichtbaustrukturen zu gewährleisten. Umformende Verfahren zum Einbringen von Bohrungen, wie z.B. das Einpressen von Buchsen, sind meist technisch und zeitlich deutlich aufwändiger, weniger flexibel und bringen in der Regel im Hinblick auf eine mögliche Bauteildeformation gravierende Probleme mit sich. Gegenstand des Teilprojektes A6 im Sonderforschungsbereich Transregio 10: „Integration von Umformen, Trennen und Fügen für die flexible Fertigung von leichten Tragwerkstrukturen“ sind daher Untersuchungen zur spanenden Bearbeitung an leichten Profilstrukturen. Darüber hinaus erfolgt die Analyse und Implementierung einer qualitätsgerechten, hochflexiblen und variantenreichen Bearbeitung unter-schiedlicher Profilkonfigurationen, Profilenden und fügetechnologie- und beanspruchungsgerecht gestalteter Profilverbindungselemente. Dieser Artikel beschreibt die Ergebnisse der Bohrungsbearbeitung von verstärkten und unverstärkten Strangpressprofilen mit Hilfe unterschiedlicher Verfahren und Werkzeugen. Darüber hinaus erfolgt ein Ausblick über weitere Ansätze zur wirtschaftlichen, kleinserientauglichen Bearbeitung unterschiedlicher Tragwerkkomponenten. Die qualitätsgerechte spanende Bearbeitung von Leichtmetall- Strangpressprofilen stellt in vielerlei Hinsicht eine Herausforderung dar. Insbesondere die Zerspanung komplex gestalteter, dünnwandiger Komponenten aus Aluminium oder Magnesium in für das Strangpressen üblichen Legierungen führt häufig zu Problemen. Neben Schwingungen und Deformationen durch Einspannung und Bearbeitung des Bauteils treten ausgeprägte Werkstoffablagerungen an den Schneiden und auf den Spanflächen der Werkzeuge auf. Die Folge ist eine Beeinträchtigung der Bearbeitungsqualität in Gestalt von Form- und Maßabweichungen, unzureichender Oberflächengüte sowie Grat- und Bohrkappenbildung am Bohrungsrand. Sind am Werkstück schräge oder gewölbte Oberflächen wie z.B. an Rohrkonstruktionen zu bearbeiten, wird die Zerspanung zusätzlich erschwert. Die Abdrängung des Werkzeugs kann die mechanische Belastung an Werkzeug und Werkstück erhöhen und die Bohrungsqualität negativ beeinflussen. Bei der Bearbeitung von Verbundprofilen aus Aluminium-Matrixwerkstoffen und Stahl-Verstärkungselementen, wie sie im Teilprojekt TP A2 „Verbundstrangpressen“ entwickelt wurden, sind neben den bereits beschriebenen Problemen weitere Randbedingungen zu beachten. Die Werkzeuge und Verfahren zur Erzeugung der Bohrungen müssen in der Lage sein, die unterschiedlichen in den Profilen verarbeiteten Werkstoffe in einer Art zu durchtrennen, die zum einen der geforderten Fertigungsgenauigkeit gerecht wird und zum anderen hohe Standzeiten der Werkzeuge bei optimierten Schnittwerten garantiert. Die mechanische Impulsbelastung der Werkzeuge, hervorgerufen durch den Übergang vom relativ weichem Matrix-Werkstoff zum hochfesten Verstärkungselement bestimmt das Verschleißverhalten der Werkzeuge entscheidend. Um dennoch eine wirtschaftliche Bohrungsbearbeitung gewährleisten zu können, sind im Rahmen des Teilprojekts A6 detaillierte Kenntnisse über geeignete Prozesse, Werkzeugformen, Schneidstoffe, Beschichtungen und Schnittwerte erarbeitet worden.