Title: Untersuchung der Innenkühlung von Diamantwerkzeugen für die Zerspanung von Eisenbasis-Werkstoffen
Other Titles: Investigation on internal cooling of diamond cutting tools for the machining of iron-carbon alloys
Language: Deutsch
Authors: Yavuz, Ismail Hakki 
Qualification level: Diploma
Advisor: Bleicher, Friedrich 
Assisting Advisor: Reiter, Manuel 
Issue Date: 2019
Number of Pages: 117
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Die Anforderungen der Industrie an Zerspanungswerkzeuge nehmen durch den Einsatz neuer Werkstoffe und der Forderung nach kürzeren Bearbeitungszeiten immer mehr zu. Um diesen Ansprüchen, beispielsweise in der Serienfertigung von Automotive-Unternehmen, gerecht werden zu können, müssen Zerspanungswerkzeuge dementsprechend hochwertig ausgeführt und ständig weiterentwickelt werden. Ein Schneidwerkstoff, der hervorragende Vorteile hinsichtlich Stabilität und Verschleißfestigkeit mit sich bringt, und ein großes Potential für zukünftige Entwicklungen von Zerspanungswerkzeugen besitzt, ist der Diamant. Es ist zurzeit das härteste bekannte Element und wird für die Zerspanung von NE-Metallen und Nichtmetallen eingesetzt. Der aktuell noch größte Nachteil von Diamant ist die Einschränkung seines Einsatzgebietes. Die Zerspanung von Eisen-Kohlenstoff-Legierungen mit Diamantwerkzeugen ist aufgrund von Diffusionsvorgängen, die ab einer Temperatur von 700C auftreten, nur bedingt möglich. Am Institut für Fertigungstechnik und Hochleistungslasertechnik der Technischen Universität Wien gibt bzw. gab es bereits einige Forschungsarbeiten, die sich mit der Kühlung von verschiedenen Ausführungen von Wendeschneidplatten beschäftigen. Mithilfe eines erodierten, internen Kühlkanals in die Wendeschneidplatte konnten auch bereits erste Erfolge in der Bearbeitung von Eisen-Kohlenstoff-Legierungen mit PKD (polykristalliner Diamant) -Werkstoffen erzielt werden. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung einer innovativen Kühlungsmethode, bei der die Drehbearbeitung von Einsen-Kohlenstoff-Legierungen unter Verwendung von PKD-Wendeschneidplatten ermöglicht werden soll. Diese innovative Kühlungsmethode setzt sich aus der Kombination einer internen Kühlung (IK) und einer externen Minimalmengenschmierung (MMS) zusammen. Unter Zuhilfenahme des Simulationsprogramms ANSYS wurde der Kühlkanal für die Innenkühlung sowohl mechanisch als auch strömungstechnisch optimiert und mittels des Verfahrens des Senkerodierens in die Wendeschneidplatte eingearbeitet. Ebenfalls musste der Drehhalter mit geeigneten Zuund Abführbohrungen für den Kühlschmierstoff versehen werden. Neben verschiedenen PKD-Wendeschneidplatten wurden zudem diverse CBN-Wendeschneidplatten mit der eben beschriebenen Kühlungsmethode erprobt. Durch grundlegende Schnittversuche an einem Bearbeitungszentrum (BAZ) wurden die ermittelten Versuchsergebnisse analysiert und miteinander verglichen.

The requirements for modern cutting tools in the field of production engineering is constantly rising, due to more efficient processing times and the development of novel material combinations. In order to meet these industrial requirements, cutting tools need to be refined and improved constantly. One of the most advantageous cutting material, which improvable benefits are optimal for the utilization of cutting tools, is diamond. Due to its outstanding characteristic in hardness, its use in the modern industry is indispensable. Diamond is often applied in the machining of non-ferrous metal and nonmetal material. A serious disadvantage of diamond is the limited field of application, as the machining of an iron-carbon alloy is just conditionally possible because of diffusion processes that occur above 700C. The Institute for Production Engineering and Laser Technology of the Vienna University of Technology has already developed a technique for the cooling of various types of cutting inserts. By implementation of a cooling channel by electric discharge machining (EDM), initial successes could have been made in the machining of iron-carbon alloys with PCD (polycrystalline diamond) -tools. The present master thesis is focused on the development of an innovative cooling system to enable the machining (turning, in particular) of iron-carbon alloys by the use of PCD-inserts. This innovative cooling system is made up by the combination of internal cooling with cutting fluid and an external minimum lubrication. The flow-optimized cooling channel for the internal cooling has been assessed, considering mechanical as well as fluid mechanical aspects, by using the simulation program ANSYS. Furthermore, the tool holder had to be modified with bore holes for the feed and discharge system of the internal cutting fluid. Besides the PCD-inserts, the explained cooling system has also been tested on CBN-inserts, to have comparable results between the different tool materials. The results ruling from various experimental cutting tests have been analyzed and evaluated.
Keywords: Zerspanung; Diamantwerkzeug; Eisenbasis-Werkstoff; Innenkühlung; Minimalmengenschmierung; Verschleiß
machining; diamond cutting tool; iron-carbon alloy; internal cooling; minimum quantity lubrication; wear
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-123728
http://hdl.handle.net/20.500.12708/8498
Library ID: AC15352753
Organisation: E311 - Institut für Fertigungstechnik und Photonische Technologien 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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