07 Fakultät Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik
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Item Open Access Beurteilung von Oberflächen durch Prozeßsimulation(1992) Heisel, Uwe; Fischer, Andreas; Maier, VolkerDie Oberflächenqualität wird durch das dynamische Verhalten der Maschine beim Umfangsplanfräsen wesentlich beeinflußt. Beim Fräsvorgang entstehen durch den Zahneingriff auf der Werkstückoberfläche Zykloidenbewegungen in Form von spitzen Wellenbergen und runden Wellentälern. Zur Beurteilung von Oberflächen wurde ein Softwarepaket entwickelt, mit dem sowohl der kinematisch reine Prozeß als auch der durch das dynamische Verhalten der Maschine gestörte Prozeß, dargestellt werden kann. Durch Definition einer Kennzahl für die Ungleichmäßigkeit der Rillenabfolge können mit diesem Instrumentarium verschiedene Prozesse bzw. deren Störungen in ihrer Auswirkung auf die Oberflächenqualität verglichen werden. Am Institut für Werkzeugmaschinen der Universität Stuttgart werden mit Betriebsschwingungs- und Modalanalysen, Konstruktionsänderungen auch im Hinblick auf Oberflächenqualität in der Holzbearbeitung durchgeführt. In einer dreiteiligen Serie zur Oberflächenqualität beim Umfangsplanfräsen werden die Möglichkeiten beschrieben, die aus der Auswertung von Oberflächenprofilen zur Maschinenoptimierung entstehen.Item Open Access Numerical modeling of cutting characteristics during short hole drilling : modeling of kinetic characteristics(2023) Storchak, Michael; Stehle, Thomas; Möhring, Hans-ChristianAnalyzing the cutting process characteristics opens up significant opportunities to improve various material machining processes. Numerical modeling is a well-established, powerful technique for determining various characteristics of cutting processes. The developed spatial finite element model of short hole drilling is used to determine the kinetic characteristics of the machining process, in particular, the components of cutting force and cutting power. To determine the component model parameters for the numerical model of drilling, the constitutive equation parameters, and the parameters of the contact interaction between the drill and the machined material on the example of AISI 1045 steel machining, the orthogonal cutting process was used. These parameters are determined using the inverse method. The DOE (Design of Experiment) sensitivity analysis was applied as a procedure for determining the component models parameters, which is realized by multiple simulations using the developed spatial FEM model of orthogonal cutting and the subsequent determination of generalized values of the required parameters by finding the intersection of the individual value sets of these parameters. The target values for the DOE analysis were experimentally determined kinetic characteristics of the orthogonal cutting process. The constitutive equation and contact interaction parameters were used to simulate the short hole drilling process. The comparison of experimentally determined and simulated values of the kinetic characteristics of the drilling process for a significant range of cutting speed and drill feed changes has established their satisfactory coincidence. The simulated value deviation from the corresponding measured characteristics in the whole range of cutting speed and drill feed variation did not exceed 23%.Item Open Access Stand der Erkenntnisse über Laseranwendung(1989) Heisel, Uwe; Weiss, EdmundDie Laserindustrie mit ihrer Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten in der Produktion gilt als ein Wachstumsmarkt, dem hohe Zuwachsraten vorhergesagt werden. Trotz der zunehmenden Verbreitung des Lasereinsatzes zur Materialbearbeitung sind jedoch viele Anwendungsmöglichkeiten fertigungstechnisch noch nicht entwickelt. Dies trifft insbesondere auf die Holzbearbeitung zu, wo die Lasertechnik vergleichsweise erst am Beginn ihrer Entwicklungsmöglichkeiten steht. Im folgenden soll sowohl ein Überblick über die Möglichkeit und Chancen als auch über die Problemfelder der Laseranwendung in der Holzindustrie gegeben werden.Item Open Access Item Open Access Residual stresses in deep-drawn cups made of duplex stainless steel X2CrNiN23-4 : influence of the drawing depth(2021) Simon, Nicola; Erdle, Hannes; Walzer, Stefan; Gibmeier, Jens; Böhlke, Thomas; Liewald, MathiasResidual stress development in deep drawing processes is investigated based on cylindrical cups made of duplex stainless steel sheet. Using a two-scale approach combining finite element modelling with a mean field homogenization scheme the macro residual stresses as well as the phase-specific micro residual stresses regarding the phases ferrite and austenite are calculated for steel X2CrNiN23-4 for various drawing depths. The simulation approach allows for the numerical efficient prediction of the macro and phase-specific micro residual stress in every integration point of the entire component. The simulation results are validated by means of X‑ray diffraction residual stress analysis applied to a deep-drawn cup manufactured using corresponding process parameters. The results clearly indicate that the fast simulation approach is well suited for the numerical prediction of residual stresses induced by deep drawing for the two-phase duplex steel; the numerical results are in good agreement with the experimental data. Regarding the investigated process, a significant influence of the drawing depth, in particular on the evolution of the residual stress distribution in drawing direction, is observed. Considering the appropriate phase-specific strain hardening, the two-scale approach is also well suited for the prediction of phase specific residual stresses on the component level.Item Open Access FFS auf dem Prüfstand : Praxis-Untersuchung: Wie zuverlässig sind flexible Fertigungssysteme?(1992) Heisel, UweGegenstand der Untersuchung waren Flexible Fertigunssysteme (FFS) vom Berliner Werkzeugmaschinen-Hersteller Fritz Wemer. Die Einflußgrößen und deren Gewichtung auf den effektiven Nutzungsgrad von FFS wurden bei 14 Anwendem untersucht, wobei festzuhalten ist, daß die FFS entsprechend den Anforderungen der unterschiedlichen Anwender konfiguriert wurden. Die Branchen Maschinenbau, Werkzeugmaschinen und Textilmaschinenbau waren ebenso vertreten wie Druck- und Sondermaschinenbau. Relevante Daten für die Auswertung konnten bei 13 Unternehmen ermittelt werden.Item Open Access Production of structured thin wooden chips by milling with small cutting angles(1994) Heisel, Uwe; Tröger, JohannesThin wooden chips can be used in a wide range, primarily to produce ecological positive materials to substitute plastics and mineral wool for the use of thermal isolation and packaging materials. There are wide resources of wood and it can be wasted ecologically. Additionally, the production of wooden chips for the above mentioned purposes has clear advantages regarding the expenditure of energy. With existing machining methods for the production of wooden cutting chips, only a chip thickness of more than .25 mm can be realized. Bya new machining method with small tool rake angles, proper extremely thin and folded (structured) chips can be generated. The research emphasis is to study the parameters for generating these chips and their properties for thermal isolation and packaging purposes. First positive results show that this material can be the basis for a new wood material with an isolation property very closed to styrofoam (PS).Item Open Access Mechanical properties and electrical discharge machinability of alumina-10 vol% zirconia-28 vol% titanium nitride composites(2020) Gommeringer, Andrea; Kern, FrankElectrical discharge machinable ceramics provide an alternative machining route independent on the material hardness which enables manufacturing of customized ceramic components. In this study a composite material based on an alumina/zirconia matrix and an electrically conductive titanium nitride dispersion was manufactured by hot pressing and characterized with respect to microstructure, mechanical properties and ED-machinability by die sinking. The composites show a combination of high strength of 700 MPa, hardness of 17-18 GPa and moderate fracture resistance of 4.5-5 MPa√m. With 40 kS/m the electrical conductivity is sufficiently high to ensure ED-machinability.Item Open Access Process integrity of deep hole drilling for small diameters(1993) Heisel, Uwe; Eichler, RalfProcess-integrity in deep-hole drilling with solid-tungsten-carbide-drills of 1 and 2 millimeter diameter requires chipremoval in the bead by the internal cutting-fluid supply. The flow rate of the cutting fluid depends on the internal profile and the length of the drill-shaft· The cross-sectional area of the shaft also determines its stiffness and breaking strength. Tool wear increases the cutting forces and thereby also the stressing of the drill. Optimisation of the progress-integrity can be achieved by careful selection of the cutting-parameters.Item Open Access Ergebnisse der Untersuchungen an asymmetrisch bestückten Hartmetall-Wendeschneidplatten-Bohrwerkzeugen(1991) Heisel, Uwe; Betz, WolfgangDie sogenannten "Kurzbohrer" sind seit Mitte der siebziger Jahre im Einsatz. Im Vergleich zu anderen Bohrwerkzeugen erlauben sie wesentlich höhere Vorschub-und Schnittgeschwindigkeiten. Ein Nachteil jedoch sind die hohen radialen Belastungen des Spindel- Lager-Systems durch die asymmetrische Schneidenanordnung. Der folgende Beitrag behandelt diese Problematik und zeigt Lösungsmöglichkeiten für ein mit quadratischen Wendeschneidplatten bestücktes Bohrwerkzeug.