Vibrationsunterstütztes Bohren metallischer Werkstoffe

In der vorliegenden Dissertation wird der Einfluss werkstoffspezifischer Materialeigenschaften auf eine optimale Wahl der Schwingungsamplitude beim vibrationsunterstützten Bohren systematisch analysiert. In einem ersten Schritt werden auf Grundlage experimenteller Untersuchungen Materialeigenschaften herausgearbeitet, welche die Wahl optimaler Schwingungsamplituden in besonderem Maße beeinflussen. Im Rahmen dieser Untersuchungen wird darüber hinaus der prozentuale Schnittzeitanteil als vorschubunabhängiger Kennwert genutzt, um vorschubunabhängige Empfehlungen für die Schwingungsamplitude beim vibrationsunterstützten Bohren unterschiedlicher Werkstoffe anzugeben. Im Anschluss wird die Übertragbarkeit der Erkenntnisse auf höhere Schnittgeschwindigkeiten und Bohrprozesse mit hohen l/D-Verhältnissen geprüft und validiert.

Aufbauend auf diesen Untersuchungen beschäftigen sich die anschließenden Ergebniskapitel mit einem weiteren Optimierungspotenzial für den vibrationsunterstützten Bohrprozess. In der vorliegenden Arbeit kann gezeigt werden, dass sich über Schwingungsmodulationen und die damit verbundenen Änderungen des Spandickenverlaufs der Verlauf und insbesondere die Höhe der auftretenden Vorschubkräfte positiv beeinflussen lassen, ohne die Spanabfuhrqualität zu reduzieren. Abschließend wird ein Modell für den vibrationsunterstützten Bohrprozess vorgestellt, welches eine FE-basierte Ermittlung von qualitativen Vorschubkraftverläufen bei unterschiedlichen Schwingungsmodulationen und Stellgrößenkombinationen erlaubt. Dieses Modell ermöglicht somit eine prädiktive Prozessauslegung und die Untersuchung der Einflüsse unterschiedlicher Schwingungsmodulationen auf die Prozesskraft- und Momentenverläufe.