Experimentelle und numerische Untersuchung der Oberflächenqualität bei der zweipunktigen inkrementellen Blechumformung mit Interpolator

Die unzureichende Oberflächenqualität erschwert erheblich die breite Anwendung der inkrementellen Blechumformung (ISF) im industriellen Bereich. Als neuartige Methode ist die Interpolatormethode eine vielversprechende Strategie zur Verbesserung der Oberflächenqualität in der ISF. Das zugrunde liegende Mechanismus zur Verbesserung der Oberflächenqualität und der Einfluss der Eigenschaften des Interpolators auf die Oberflächenrauhigkeit sind jedoch nicht gut verstanden. In dieser Arbeit werden die Einflüsse der Prozessvariablen (d.h. Werkzeugdurchmesser, Schrittgröße und Dicke der Interpolatoren) auf den Umformprozess (z.B. Oberflächenrauhigkeit, Umformkraft und geometrischer Fehler) mithilfe eines systematischen experimentellen Ansatzes des zentralen kompositen Designs (CCD) bei der zweipunktigen inkrementellen Blechumformung (TPIF) untersucht. Es zeigt sich, dass die Erhöhung der Dicke der Interpolatoren die Oberflächenrauhigkeit in der Richtung senkrecht zum Werkzeugweg verringert, während sie die Oberflächenrauhigkeit in der Richtung horizontal zum Werkzeugweg erhöht. Dennoch ist der kombinierte Einfluss zwischen der Dicke der Interpolatoren und den Prozessparametern (Werkzeugdurchmesser und Schrittgröße) begrenzt. Gleichzeitig hat die Platzierung des Interpolators nur geringen Einfluss auf die effektive Umformkraft des Rohteils. Darüber hinaus vergrößert sich der geometrische Fehler mit der Zunahme der Schrittgröße und der Dicke des Interpolators, während er zunächst abnimmt und dann mit einer Zunahme des Werkzeugdurchmessers wieder zunimmt. Schließlich kann der Einflussmechanismus der Interpolatormethode auf die Oberflächenqualität auf den Rückgang des Kontaktdrucks aufgrund der Erhöhung der Kontaktfläche bei unveränderter Kontaktkraft zurückgeführt werden. Gleichzeitig beseitigt die Interpolatormethode die Gleitreibung auf der Oberfläche des Rohteils aufgrund der stabilen relativen Position zwischen dem Rohteil und dem Interpolator.