Charakterisierung von Minimalmengensystemen (c) wbk Karlsruhe

08.05.2015

Charakterisierung von Minimalmengenschmiersystemen

Machbarkeitsstudie: Charakterisierung von Minimalmengenschmiersystemen mittels Phasen-Doppler Anemometrie (PDA)

Systeme für die Minimalmengenschmierung (MMS) von Zerspanungsprozessen erzeugen aus einem Fluid und Druckluft ein stabiles Aerosol, welches Zerspanungsprozesse hinsichtlich Prozesskühlung und -Schmierung möglichst ressourcenschonend und effektiv unterstützt. Die Zusammensetzung dieses Aerosols, die tatsächliche Stabilität und das Strömungsverhalten sind wichtige Anhaltspunkte um die Wirksamkeit eines MMS-Mediums beurteilen zu können.

Im Rahmen dieser Arbeit soll ein zweiphasiges Fluid unter Einsatz der MMS detailliert untersucht und charakterisiert werden. Hierzu soll ein Phasen-Doppler-System verwendet werden, welches mit Hilfe von Laserstrahlen die genaue Analyse von Strömungen mehrphasiger Stoffsysteme ermöglicht. Zusätzlich soll eine Hochgeschwindigkeitskamera eingesetzt werden, um die resultierende Aerosolwolke sichtbar zu machen. Im Rahmen dieser Machbarkeitsstudie sollen stehende Zerspanungswerkzeuge und ein MMS-System in einen PDA-Versuchsstand integriert werden. Mit Hilfe dieses Versuchsaufbaus sollen Korrelationen zwischen den Parametern Druck, Durchflussmenge sowie Leitungslänge und resultierender Aerosolwolke ermittelt werden. Auf Basis dieser Ergebnisse sollen Parameterkombinationen zur Einstellung definierter MMSZusammensetzungen festgelegt werden.

Die Arbeit umfasst folgende Teilaufgaben:

  • Konstruktive Einbindung eines stehenden Drehwerkzeugs und eines stehenden
  • Bohrwerkzeugs in den Messaufbau für die PDA-Messungen
  • Integration von Messpunkten jeweils vor und nach einer Schnittstelle
  • Untersuchung des aus den Werkzeugen strömenden Aerosols hinsichtlich Tröpfchengröße, Tröpfchengeschwindigkeit, Tröpfchendichte und -anteil (Wasser/Öl/Luft), Abhängigkeiten dieser Größen von Druck und Durchflussmenge sowie der
  • Leitungslänge der Zuführung
  • Visualisierung der Aerosolwolke mittels Hochgeschwindigkeitsaufnahmen
  • Abschätzung der Übertragbarkeit auf reale Zerspanungsprozesse

 

Die Ergebnisse der Machbarkeitsstudie finden Sie hier.

 

Bollig, P.; Wengle, D.; Schulze, V.; Zanger, F.: Analyse der MMS-zerspanung zur Aerosol-Beurteilung. In MM Maschinenmarkt (2016) 21, S. 32-35.

Wengle, D.: Charakterisierung von Minimalmengenschmiersystemen mittels Phasen-Doppler-Anemometrie (PDA). Diplomarbeit, Institut für Produktionstechnik (wbk) Karlsruher Institut für Technologie, 2015.

Schaal, M.: Charakterisierung von Minimalmengenschmiersystemen – Erste Ergebnisse eines Forschungsprojekts (am wbk in Karlsruhe). IHK Reutlingen Tübingen Zollernalb - Innovationstage Zollernalb 2014 - Minimal geschmiert, 03.-09.07.2014, Albstadt-Tailfingen.

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