Actual Problems in Machine Building 2014 No. 1

I Международная научно-практическая конференция « Актуальные проблемы в машиностроении » Инновационные технологии в машиностроении ___________________________________________________________________ 203 mit konventionellen Kühlschmierstoffen [2] und tiefkalter kryogener Kühlung [3] bekannt. Besonders die kryogene Kühlung zeichnet sich durch eine hohe Kühlleistung und somit hohen Werkzeugstandzeiten [3] sowie deutliche Kosteneinsparungen bei der Bauteilreinigung durch ihre öl- und rückstandfreie Charakteristik aus. Bei der kryogenen Kühlung werden vorrangig die Kühlstoffe flüssiger Stickstoff (LN2) und Trockeneis (CO2) eingesetzt. Der Einsatz von Trockeneis ist hinsichtlich der Anlagentechnik und Werkzeugeinspannung unproblematischer, da durch die Anpassung des lokal vorliegenden Kühlmitteldrucks der Aggregatzustand und die Kühlwirkung gesteuert werden kann. Neben der Kühlmittelart werden noch verschiedene Arten der Zuführung unterschieden [4], welche im Bild 1 dargestellt sind. Bild 1. Arten der kryogenen Kühlung (links: Vorkühlung, mitte: Strahlkühlung, rechts: indirekte Kühlung) Eine weitere Möglichkeit den Bearbeitungsprozess schwer spanbarer Werkstoffe positiv zu beeinflussen ist die Warmzerspanung. Dabei wird, wie in Bild 2 ersichtlich, die thermische Abhängigkeit von Festigkeit und Werkstoffhärte ausgenutzt. Der Verfahrensansatz ist hier nicht die direkte Beeinflussung des Werkzeugs, sondern die gezielte lokale Änderung der Werkstoffeigenschaften des Werkstückmaterials. Laserstrahlung bietet aufgrund der hohen Energiedichte eine ausgezeichnete Möglichkeit, das abzuspanende Material schnell, gezielt und direkt vor der Schneide aufzuheizen. Damit wird im Bereich des nächsten Zahneingriffs (Bild 2) eine lokale Entfestigung erreicht, welche wiederum zu einem erleichterten Materialabtrag führt. Haupteinsatzgebiete für die laserunterstützte Zerspanung sind hochfeste Werkstoffe wie hochlegierte Stähle, Nickelbasis- und Titanlegierungen. Während das Prinzip der laserunterstützten Zerspanung beim Drehen aufgrund der günstigen Kinematik und zumeist guten Zugänglichkeit zur Zerspanstelle bereits an der Schwelle zum industriellen Einsatz steht, beschränken sich die Anwendungen beim Fräsen mit Laserunterstützung bisher nur auf Forschungsprojekte. Hauptursachen hierfür sind der unterbrochene Schnitt, die deutlich komplizierte Kinematik und die daraus folgende Notwendigkeit zur Nachführung des Laserstrahls im Arbeitsraum.