Analyse der Spanbildung und Oberflächenmorphologie beim Mikrospanen von Titanwerkstoffen

Kurzfassung Titanwerkstoffe verfügen aufgrund ihrer sehr guten Werkstoffeigenschaften über ein breites Anwendungsspektrum das von der Luft- und Raumfahrt bis, aufgrund der sehr guten Biokompatibilität, in den medizinischen Sektor reicht. Zur Erweiterung des Anwendungsspektrums hinsichtlich der Miniaturisierung von Bauteilen aus Titan und der Funktionalisierung von Oberflächen von Titanbauteilen werden geeignete Fertigungsverfahren wie etwa das Mikrospanen mit geometrische bestimmter Schneide benötigt. Aufgrund auftretender Größeneffekte, die auf der Tatsache beruhen, dass nicht alle geometrischen Größen im gleichen Maße skaliert werden können, können aus der konventionellen Zerspanung bekannte Modelle des Spanbildungsvorgangs nicht ohne weiteres auf das Mikrospanen übertragen werden. In dieser Arbeit wurden die Spanbildung und die entstehende Oberflächenmorphologie beim Mikrospanen von Titanwerkstoffen untersucht. Hierzu wurde der Einfluss der Prozessparameter (Schnittgeschwindigkeit, Spanungsdicke und -breite), des Werkstoffs, des Schneidstoffs sowie der Werkzeuggeometrie und der Schneidengeometrie im Orthogonalschnitt analysiert. Zur Beurteilung der Spanbildung wurden Untersuchungen mit plötzlicher Schnittunterbrechung durchgeführt. Die Analyse der Prozess- und Prozessergebnisgrößen zeigen, dass im Vergleich zur konventionellen Zerspanung weitere Effekte bei der Prozessauslegung, wie etwa die Werkstoffmikrostruktur, berücksichtigt werden müssen. Darüber hinaus nehmen Effekte, die zwar in der konventionellen Zerspanung berücksichtigt werden aufgrund der Skalierung einen höheren Stellenwert ein, wie beispielsweise der Ploughingeffekt.