Actual Problems in Machine Building 2014 No. 1

Innovative Technologies in Machine Building I International Scientific and Practical Conference « Actual Problems in Machine Building » ________________________________________________________________ 202 HYBRIDE BEARBEITUNGSTECHNOLOGIEN MIT KRYOGENER KÜHLUNG ODER LASERUNTERSTÜTZUNG Hybrid Cutting Technologies with Cryogenic Cooling or LASER Assistance Neugebauer, R., Dix, M., Rüger, C. Die Bearbeitung von hochfesten Werkstoffen mit hohen Bearbeitungsgeschwindigkeiten erfordert den Einsatz von zusätzlichen Wirkmechanismen zur Unterstützung des eigentlichen Spanprozesses. Hinsichtlich der thermischen Unterstützung des Prozesses ergeben sich zwei verschiedene Strategien. So kann zum einen das thermisch hochbelastete Werkzeug mittels einer leistungsfähigen Kühlung mit Trockeneis gekühlt werden. Zum anderen können durch ein lokales Aufheizen und Entfestigen des Werkstückmaterials vor der Schneide mittels LASER die Schnittkräfte und damit die mechanische Belastung des Werkzeuges reduziert werden. Im Rahmen des vorliegenden Beitrages werden beide Ansätze an verschiedenen Bearbeitungsfällen demonstriert. So wird bei der Hochleistungsbohrbearbeitung von Grauguss mit verschiedenen Kühlschmierstrategien die Leistungsfähigkeit der kryogen Kühlung mit Trockeneis dargelegt. Die Möglichkeiten des laserunterstützten Fräsens werden bei der Bearbeitung von Inconel mit keramischen Schneidstoffen aufgezeigt. Dabei erlaubt der Lasereinsatz eine deutliche Reduktion der kritischen Schlagbelastung der spröden Keramikschneiden und somit eine sichere und leistungsfähige Bearbeitung. Machining of high-strength materials under high speed machining conditions requires the application of assistance systems. Focusing on the thermal behaviors of the cutting process two different strategies will be successful. One of these is high performance cooling of the tool by frozen carbon dioxide. Another strategy is the local heating of the workpiece material for reducing its hardness. Using this method, the cutting force and the mechanical loads on the cutting edge will be reduced. In this paper both approaches will be shown for different cutting operations. The capability of cryogenic cooling will be demonstrated by high performance drilling of grey cast iron. The possibilities of cutting force reduction by LASER assistance will be shown by the milling of Inconel with ceramic tools. Thereby laser assistance allows for a significant reduction of the mechanical impact and with it a safe and efficient use of the brittle ceramic tools. Keywords: Hochleistungsspanen, kryogene Kühlung, laserunterstützte Bearbeitung (High performance cutting, cryogenic cooling, LASER assisted machining) 1. Introduction Eine effiziente spanende Fertigung erfordert die Wahl höchster Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten um die Maschinen- und Personalkosten pro Bearbeitung auf ein Minimum zu reduzieren. Dabei treten an der wirkenden Schneide sehr hohe Temperaturen und Kräfte auf. Trotz des Einsatzes von Hochleistungsschneidstoffen mit komplexen Beschichtungen können meist nur geringe Standzeiten und Prozesssicherheiten erreicht werden. Hier gilt es durch den Einsatz von zusätzlichen Wirkquellen beziehungsweise -mechanismen eine Reduktion der Werkzeugbelastung zu erreichen. So ist der Einsatz von Ultraschallunterstützung [1], Hochdruckkühlung