Analyse der thermischen Belastung beim Wendelbohren unter Einsatz verschiedener Schneidkantengestalten mithilfe der Thermografie

Inhaltsverzeichnis

1. EINLEITUNG

2. STAND DER TECHNIK

2.1 BOHREN, SENKEN, REIBEN

2.1.1 BOHRVERFAHREN

2.1.1.1 Gestalt des Wendelbohrers

2.1.1.2 Mechanische Belastung am Wendelbohrer

2.1.1.3 Thermische Belastung am Wendelbohrer

2.1.1.4 Schneidkantengestalt und Kantenpräparation

2.2 STAHLWERKSTOFFE

2.2.1 GRUNDLAGEN

2.2.2 VERGÜTUNGSSTÄHLE

2.2.3 NICHTROSTENDE STÄHLE

2.3 TEMPERATURMESSUNG BEIM BOHREN

2.3.1 STRAHLUNGSMESSUNG

2.3.2 FEHLERURSACHEN

3. EXPERIMENTELLE RANDBEDINGUNGEN

3.1 BEARBEITUNGSZENTRUM

3.2 WERKZEUGE

3.3 WERKSTÜCKE

3.4 MESSTECHNIK UND ANALYSEMETHODEN

3.4.1 INFRAROT-THERMOGRAFIE

3.4.2 RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE

3.4.3 SCHNEIDKANTENVERMESSUNG

4. VERSUCHSDURCHFÜHRUNG

4.1 MESSUNG DER EMISSIONSGRADE

4.2 KAMERAAUFBAU

4.3 BEARBEITUNGSABLAUF

5. VERSUCHSBEOBACHTUNGEN

5.1 BEARBEITUNGSEINHEIT 1

5.2 BEARBEITUNGSEINHEIT 2

5.3 BEARBEITUNGSEINHEIT 3

5.4 BEARBEITUNGSEINHEIT 4

5.5 BEARBEITUNGSEINHEIT 5

5.6 BEARBEITUNGSEINHEIT 6

5.7 BEARBEITUNGSEINHEIT 7

5.8 BEARBEITUNGSEINHEIT 8

6. AUSWERTUNG

6.1 EINFLUSS DER SCHNEIDKANTENVERRUNDUNG

6.2 EINFLUSS DER SCHNITTPARAMETER UND DER WERKSTOFFE

7. AUSBLICK

Zielsetzung & Themen

Ziel der Arbeit ist es, fundierte Zusammenhänge zwischen der Schneidkantengestalt von Bohrwerkzeugen und den im Prozess auftretenden Temperaturen herzuleiten, um so Beurteilungen hinsichtlich des Verschleißverhaltens zu ermöglichen.

• Analyse der thermischen Belastung beim Wendelbohren mittels Infrarot-Thermografie.
• Untersuchung verschiedener Schneidkantengestalten (geschliffen, gering und hoch verrundet).
• Einfluss von Schnittparametern (Konventionell vs. HPC) auf die thermische Belastung.
• Vergleichende Untersuchung der Werkstoffe 42CrMo4+QT und X2CrNiMo17-12-2.
• Ermittlung von Korrelationen zwischen Schneidkantenverrundung und Temperaturgradienten.

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1. EINLEITUNG: Einführung in die Problematik des Wendelbohrens und die Zielsetzung der Analyse der thermischen Belastung als Indikator für den Werkzeugverschleiß.

2. STAND DER TECHNIK: Zusammenfassung der Grundlagen zu Bohrverfahren, Stahlwerkstoffen und den physikalischen Prinzipien der Infrarot-Temperaturmessung.

3. EXPERIMENTELLE RANDBEDINGUNGEN: Beschreibung der verwendeten Versuchseinrichtung, der Werkzeuge, Werkstoffe sowie der Messtechnik (Thermografie, REM, Lasertriangulation).

4. VERSUCHSDURCHFÜHRUNG: Erläuterung der Vorbereitungen, insbesondere der Emissionsgradmessung, des Kameraaufbaus und des systematischen Versuchsablaufs.

5. VERSUCHSBEOBACHTUNGEN: Detaillierte Darstellung der gemessenen Temperaturverläufe für die acht verschiedenen Bearbeitungseinheiten unter variierenden Prozessbedingungen.

6. AUSWERTUNG: Analyse der Einflüsse von Schneidkantenverrundung, Schnittparametern und Werkstoffen auf die Maximaltemperaturen an der Werkzeugschneide.

7. AUSBLICK: Zusammenfassende Schlussfolgerung über den Einfluss der Kantenpräparation auf die thermische Belastung sowie Empfehlungen für weiterführende Untersuchungen.

Schlüsselwörter

Wendelbohren, Thermografie, Schneidkantenverrundung, Infrarotmessung, Zerspanung, Werkzeugverschleiß, Stahlwerkstoffe, HPC-Prozessparameter, Temperaturverteilung, Prozesssicherheit, Kantenpräparation, 42CrMo4+QT, X2CrNiMo17-12-2, Spanbildung, Emissionsgrad.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?

Die Projektarbeit analysiert die thermische Belastung von Bohrwerkzeugen während des Wendelbohrens, um Rückschlüsse auf das Verschleißverhalten ziehen zu können.

Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?

Die Arbeit fokussiert sich auf die Schneidkantengestalt, die Auswirkung der Schnittparameter und die thermische Charakterisierung von Stahlwerkstoffen mittels Infrarot-Thermografie.

Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?

Das Ziel ist es, Zusammenhänge zwischen der Schneidkantengestalt (Verrundung) und der Prozesstemperatur herzuleiten, um die Verschleißbeständigkeit der Bohrwerkzeuge zu bewerten.

Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?

Es werden experimentelle Bohrversuche durchgeführt, deren Temperaturverläufe berührungslos mittels hochauflösender Infrarot-Thermografie erfasst und anschließend ausgewertet werden.

Was wird im Hauptteil behandelt?

Der Hauptteil umfasst die experimentellen Randbedingungen, die detaillierte Versuchsdurchführung, die Beobachtung der Temperaturverläufe in verschiedenen Bearbeitungseinheiten sowie die systematische Auswertung der Ergebnisse.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Untersuchung?

Die wichtigsten Begriffe sind Wendelbohren, Schneidkantenverrundung, Infrarot-Thermografie, Zerspanungstemperatur und Werkzeugverschleiß.

Welchen Einfluss hat die Schneidkantenverrundung auf die Temperatur?

Die Untersuchungen zeigen, dass stark verrundete Schneidkanten tendenziell zu höheren Prozesstemperaturen führen als geschliffene Schneidkanten, da bei größerem Radius eine höhere Energie-Dissipation stattfindet.

Welche Herausforderungen traten bei der Infrarotmessung auf?

Probleme wie Spankappenbildung und Spanstauung bei HPC-Parametern erschwerten teilweise den freien Blick auf die Schneidkante, was die Aussagekraft einzelner Messungen beeinflusste.