Magnetabrasives Polieren auf Bearbeitungszentren
Creators: name: Zelinko, Andrii
Publisher: name: TU Dortmund
Year: 2022
Subjects: subject: Magnetabrasives Polieren
subject: Magnetic abrasive finishing
subject: 620
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subject: Magnetabrasive Bearbeitung

description: Die steigenden Anforderungen an die Oberflächenqualität von Bauteilen verursachen einen hohen Zeit- und Kostenaufwand in der Endbearbeitung von Plan- und Freiformflächen. Obwohl zahlreiche Finishverfahren heutzutage industriell umgesetzt werden, weisen die meisten Technologien eine sehr niedrige Produktivität und prozessspezifische Nachteile auf. Weiterhin werden für die Erzeugung sehr hoher Oberflächengüten häufig komplexe und teure Anlagen des Sondermaschinenbaus benötigt. Eine konkurrenzfähige Alternative kann das magnetabrasive Polieren (MAP) auf Bearbeitungszentren in Form von MAP-Werkzeugen mit standardisierter Schnittstelle bilden, welche wie Standardwerkzeuge in die Werkzeugmaschine integriert werden können. Die Grundidee einer solchen Integration besteht darin, das automatisierte Polieren nach dem Fräsen auf einem BAZ durchzuführen und somit die Anschaffungskosten der Anlage für eine Finishtechnologie oder manuelle, hochaufwändige Handarbeit zu vermeiden. In der vorliegenden Arbeit werden fünf Branchen mit hohem Bedarf in der Endbearbeitung sowie zwölf Finishtechnologien mit prozessspezifischen Vor-, Nachteilen und Grenzen näher erläutert. Darüber hinaus wird ein grundlegender, ausführlicher und anwendungsbezogener Forschungsbeitrag zum magnetabrasiven Polieren von Planflächen ferromagnetischer Werkstücke auf Bearbeitungszentren gegeben. Eine innovative Lösung zur Verstärkung der Prozessintensität durch Modifikation der mechanischen Pulververdichtung im Arbeitsspalt wird präsentiert. Außerdem werden der Einfluss der Prozessparameter, MAP-Werkzeugtypen, Prozessmodifikationen, Werkstückeigenschaften und Kenngrößen untersucht und die Erkenntnisse auf das magnetabrasive Polieren von Freiformflächen übertragen sowie mit ausführlichen Versuchsreihen statistisch untermauert. Durch das magnetabrasive Polieren von gefrästen Planflächen ferromagnetischer Werkstücke konnte eine signifikante Oberflächenverbesserung bis zu Ra = 0,02 μm und Rz = 0,12 μm erreicht werden. Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, eine anwendungsbezogene Grundlage des magnetabrasiven Polierens auf Bearbeitungszentren zu generieren, um somit einen Beitrag zum verstärkten Einsatz dieses Verfahrens in der Industrie zu leisten.
description: The increasing requirements on the surface quality cause high expenditure of time and costs for the final machining of flat and freeform surfaces. Although numerous finishing processes are implemented nowadays industrially, most technologies have low productivity and specific disadvantages of the process, as well as reaching the limits of the achieved surface quality and usually require a separate, expensive machine tool. A competitive alternative could be Magnetic Abrasive Finishing (MAF) on machine tools in the form of MAF-tools with standardized interfaces, like a standard cutting tool, that can be integrated into the machine tool. The main idea of such integration is to carry out the automated polishing after milling on a machine tool, to avoid the acquisition costs of the separate finishing machine or highly extensive manual work. The thesis contains five industrial areas with a high demand for the final machining as well as twelve finishing technologies with specific advantages, disadvantages and process limits. In addition, a fundamental, detailed and applied research contribution on Magnetic Abrasive Finishing of flat surfaces, ferromagnetic workpieces on machining tools is presented. An innovative solution to increase the process intensity by modifying the mechanical powder compaction in the working gap will be presented. Furthermore, the influence of process parameters, MAF-tool types, process modifications, workpiece properties and output parameters are investigated and the findings are transferred to the Magnetic Abrasive Finishing of freeform surfaces as well as referenced with extensive experimental series. A significant improvement of the surface roughness to Ra = 0.02 μm and Rz = 0.12 μm was achieved by Magnetic Abrasive Finishing of milled flat surfaces of ferromagnetic workpieces. The aim of this thesis is to generate an application-related basis of magnetic abrasive finishing on machine tool in order to contribute to the use of this process in industry.
description: Schriftenreihe des ISF;107