Unidirektionale schwingungsunterstützte Ultrapräzisionszerspanung eisenhaltiger Werkstoffe mit definierter Schneidteilgeometrie

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Im Vergleich zu Schleifen und Polieren bietet die ultrapräzise Zerspanung mit monokristallinen Diamantwerkzeugen eine hohe kinematische Flexibilität, jedoch eine starke Limitierung des bearbeitbaren Werkstoffspektrums. Die direkte Bearbeitung optischer Gläser und eisenhaltiger Legierungen ist aufgrund des hohen Werkzeugverschleißes nicht möglich. Verschiedene Ansätze zur Lösung dieses Dilemmas wurden bereits untersucht. Die Integration von schwingungsunterstützten Werkzeugsystemen zeigt Potenzial, monokristalline Diamanten für die ultrapräzise Zerspanung von Gläsern und eisenhaltigen Materialien zu qualifizieren. Bisher fehlten detaillierte Kenntnisse über die Wirkmechanismen in der Zerspanzone und die Leistungsfähigkeit des Verfahrens bei hochlegierten Stählen. Diese Arbeit hatte daher die Aufgabe, eine umfassende theoretische und praktische Analyse der Wirkzusammenhänge und Verfahrensgrenzen bei der schwingungsunterstützten Bearbeitung von wärmebehandelten Stahlwerkstoffen durchzuführen. Werkstoff-, system- und prozessspezifische Einflussgrößen sowie deren Wechselwirkungen wurden berücksichtigt. Eine Modellbildung lieferte den theoretischen Unterbau, der durch Versuchsreihen verifiziert wurde. Erstmals wurde der Einfluss unterschiedlicher Systemfrequenzen auf das Bearbeitungsergebnis bei der ultrapräzisen Drehbearbeitung untersucht. Neben der Oberflächenqualität wurden auch Spanbildung, Werkzeugverschleiß und Randzonenbeeinf