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6.2 Theoretisches Prozesskraftmodell für das Rührreibschweißen
Werkzeugspindel als Drehspindel im verwendeten Bearbeitungszentrum ermöglichte
dagegen eine entsprechende Verringerung der Rundlaufabweichung. Um
eine Drehbearbeitung auf dem für die Fräsbearbeitung konzipierten Bearbeitungszentrum
zu realisieren, wurde ein Drehmeißel auf dem Spannwinkel befestigt.
Damit erfolgte die Herstellung der Werkzeugkontur aus Rundstahl direkt in
der Werkzeugaufnahme. Die auf diese Weise erzeugte einfache Werkzeuggeometrie
bildet die typischen Merkmale eines Werkzeugs zum Rührreibschweißen
ab und wurde an die Werkzeuggeometrie aus Abbildung 5-5 angelehnt. Der
Schulterdurchmesser betrug 12 mm. Anstelle einer abgerundeten Schulter wurde
eine 1x45°-Phase gefertigt. Der Pin wurde ohne Konturierung auf eine Länge
von 2,5 mm und einen Durchmesser von 5 mm festgelegt. Auf eine Härtung des
Werkzeugs wurde verzichtet, um Abweichungen durch den Verzug und das Aus-
und Einspannen zu verhindern. Diese Vorgehensweise ermöglichte die Herstellung
eines Werkzeugs mit einer kaum nachweisbaren Rundlaufabweichung in der
Größenordnung von 0,001 mm. Wie Abbildung 6-16 zeigt, hat dies zur Folge,
dass die Prozesskraftschwankungen auf ein vergleichsweise sehr geringes Maß
zurückgehen. Die Abhängigkeit von der Drehfrequenz des Werkzeugs ist zwar
noch deutlich erkennbar, die entsprechende Amplitude ist jedoch so niedrig, dass
der Einfluss weiterer hochfrequenter Frequenzanteile bereits im Zeitsignal deutlich
sichtbar ist.
Kraft
100
N
0
-50
F
x
F
y
-100
16,00 16,25 16,50
Zeit
s 17,00
Abbildung 6-16: Verlauf und spektrale Zusammensetzung der Prozesskräfte bei
Verwendung eines Werkzeugs mit minimaler Rundlaufabweichung,
ohne Vorschubbewegung (n = 1400 min -1 -> Rotationsfrequenz
= 23,33 Hz, v = 0 mm/min, Et = 0,2 mm,
St = 2,5 mm, rs = 6 mm, rp = 2,5 mm, Werkstoff EN AW-
5182-H111)
97
Amplitude
20
N
10
5
F x
0
0 125 250 s 500
Frequenz