Dominik KrausEinfluss der Werkzeugspannsituation auf den Scherschneidprozess | |||||||
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ISBN: | 978-3-8440-6238-0 | ||||||
Series: | Berichte aus Produktion und Umformtechnik Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Peter Groche Darmstadt | ||||||
Volume: | 112 | ||||||
Keywords: | Umformtechnik; Scherschneiden; Werkzeugverschleiß | ||||||
Type of publication: | Thesis | ||||||
Language: | German | ||||||
Pages: | 182 pages | ||||||
Figures: | 46 figures | ||||||
Weight: | 243 g | ||||||
Format: | 21 x 14,8 cm | ||||||
Binding: | Paperback | ||||||
Price: | 48,80 € / 61,10 SFr | ||||||
Published: | October 2018 | ||||||
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Abstract: | Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Bewertung von Werkzeugspannsituationen hinsichtlich ihres Einflusses auf das Werkzeugverhalten.
Hierfür erfolgt zunächst die numerische Untersuchung eines Scherschneidwerkzeugs. Dabei zeigen sich insbesondere die Vertikalbewegung als auch die Beschleunigung des Werkzeugs als sensitiv gegenüber der Spannsituation. Das FE-Modell wird weiterhin verwendet, um erste Parameter der Spannsituation zu identifizieren. Auf Basis der Simulationsergebnisse werden die Spannpunktanzahl, die Krafteinleitungsart sowie der Kontaktflächenzustand als relevante Spannsituationsparameter erkannt. Aufbauend auf den Erkenntnissen der numerischen Charakterisierung wird eine experimentelle Untersuchung durchgeführt. Es findet dabei eine Differenzierung zwischen dem elastostatischen und dem dynamischen Werkzeugverhalten statt. Unter Variation der in der FE-Simulation ermittelten Parameter der Spannsituation erfolgt die messtechnische Erfassung der vertikalen Werkzeugbewegung und der Werkzeugbeschleunigung sowie der Prozesskraft. Durch geeignete Wahl der Spannsituation wird dabei eine Reduzierung der maximalen Werkzeugauslenkung um bis zu 70 % erreicht. Als ein Parameter wird der Hebelarm zwischen Spannkraft und Prozesskraft identifiziert. Durch die systematische Wahl des Spannmittels lässt sich dieser verkürzen und somit die vertikale Werkzeugauslenkung um bis zu 28 % reduzieren. Es zeigt sich, dass die höchste Systemsteifigkeit durch die flächige Spannkrafteinleitung mithilfe von Magnetspannplatten erreicht wird. Im Rahmen der Untersuchung des dynamischen Werkzeugverhaltens wird ein signifikanter Einfluss der Werkzeugspannsituation auf den Werkzeugschwingweg festgestellt. Entsprechend den Ergebnissen bezüglich des elastostatischen Werkzeugverhaltens wird der kleinste Schwingweg durch die Verwendung der Magnetspannplatte erreicht. Im Vergleich zur Spannsituation mit sechs Schrauben reduziert sich der Schwingweg des Unterwerkzeugs durch die flächige Krafteinleitung um 94 %. Neben der Krafteinleitungsart bestätigen die Ergebnisse den Hebelarm zwischen Spannkraft und Prozesskraft als wichtigen Parameter der Spannsituation. Durch die Reduktion des Hebelarms kann eine Reduktion des Schwingwegs um 60 % verzeichnet werden. Vor dem Hintergrund, dass der Werkzeugverschleiß durch einen längeren Relativweg zwischen den Schneidelementen erhöht wird, erfolgt die Diskussion des Werkzeugverschleißes anhand optischer Aufnahmen des Schneidstempels. Unter Verwendung der Magnetspannplatten ist ein deutlich geringerer abrasiver Verschleiß zu beobachten als unter Einsatz konventioneller Spannmittel. Verschleißuntersuchungen an einem Industriewerkzeug bestätigen, dass der Werkzeugverschleiß durch die Wahl der Werkzeugspannsituation reduziert werden kann. Die im Rahmen dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse fließen schließlich in die Formulierung von Gestaltungshinweisen zur Werkzeugspannsituation ein. Sie sind als Empfehlung für produzierende Unternehmen gedacht, um das Werkzeugverhalten durch möglichst einfache Anpassungen der Werkzeugspannsituation optimieren zu können. |