Ultrasonic air bearing spindle for micromachining

用于微加工的超声波空气轴承主轴

基本信息

项目摘要

Ultrasonic assisted cutting provides an excellent technological potential when machining difficult-to-cut materials such as titanium, ceramics, tungsten carbide, or glass. The superposition of the conventional cutting motion with an additional tool vibration in the ultrasonic range leads to improved material removal as well as to changed cutting conditions. Therefore, it can increase the efficiency of the cutting process significantly. For rotating tools, the ultrasonic vibration is induced with ultrasonic excited main spindles. However, in order to exploit the potential of ultrasonic cutting for micro machining, new spindles are necessary. Today´s ultrasonic excited main spindles provide comparatively low rotational speeds and have high run out errors. Consequently, the existing spindles are not able to achieve the required cutting speeds and accuracies for micro tools (d <50 µm). Furthermore, conventional ultrasonic excited spindles are difficult to integrate in desktop machines which are increasingly used for micromachining due to their large dimensions. Hence, there is a need for research on compact, high speed ultrasonic spindles, which allow for high rotational speeds in combination with a low run out error. The objectives of the proposed research project are therefore the development and application of a novel ultrasonic air bearing spindle for micro cutting with high rotational speed (>100.000 rpm), low run out error, and compact dimensions. An integrated magnetostrictive ultrasonic actor in the spindle rotor will provide the axial ultrasonic movement for micro milling and grinding. Using this new spindel, lower cutting forces and friction, reduced tool wear as well as better surface quality are expected.
超声波辅助切削在加工钛、陶瓷、碳化钨或玻璃等难切削材料时提供了极好的技术潜力。常规切削运动与超声范围内的附加刀具振动的叠加导致改进的材料去除以及改变的切削条件。因此,它可以显著提高切割过程的效率。对于旋转刀具,超声振动是由超声激励主轴引起的。然而,为了利用超声波切割的潜力进行微加工,需要新的主轴。今天的超声波激励主轴提供相对较低的转速,并有高的运行错误。因此,现有的主轴无法实现微型刀具(d <50 µm)所需的切削速度和精度。此外,传统的超声激励主轴难以集成在台式机器中,台式机器由于其大尺寸而越来越多地用于微加工。因此,需要研究紧凑的高速超声主轴,其允许高旋转速度与低跳动误差的组合。因此,拟议的研究项目的目标是开发和应用一种新型的超声波空气轴承主轴,用于微切削,具有高转速(>100.000 rpm),低跳动误差,紧凑的尺寸。主轴转子中集成的磁致伸缩超声执行器将为微细铣削和磨削提供轴向超声运动。使用这种新的主轴,降低切削力和摩擦,减少刀具磨损以及更好的表面质量是预期的。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A Finite Element Analysis of Air Bearings Applied in Compact Air Bearing Spindles
  • DOI:
    10.1016/j.procir.2017.03.337
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    C. Müller;S. Greco;B. Kirsch;J. Aurich
  • 通讯作者:
    C. Müller;S. Greco;B. Kirsch;J. Aurich
Simulation and Application of a Piezo-Driven System Enabling Vibration-Assisted Micro Milling
  • DOI:
    10.4230/oasics.ipmvm.2020.3
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S. Greco;K. Klauer;B. Kirsch;J. Aurich
  • 通讯作者:
    S. Greco;K. Klauer;B. Kirsch;J. Aurich
Micro milling of additively manufactured AISI 316L: impact of the layerwise microstructure on the process results
Optimierung von Strömungs-simulationen durch den Einsatz additiver Fertigungsverfahren
通过使用增材制造工艺优化流动模拟
Simulation-based design of an ultrasonic-assisted air bearing spindle for micro machining
基于仿真的微加工超声波辅助空气轴承主轴设计
  • DOI:
    10.1016/j.procir.2019.04.163
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S. Greco;A. Lange;B. Kirsch;J.C. Aurich
  • 通讯作者:
    J.C. Aurich
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr.-Ing. Jan C. Aurich其他文献

Professor Dr.-Ing. Jan C. Aurich的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr.-Ing. Jan C. Aurich', 18)}}的其他基金

Analysis and assurance of the ecological sustainability of technical Product-Service Systems in the early design phase
在早期设计阶段分析和保证技术产品服务系统的生态可持续性
  • 批准号:
    441020132
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Extending the possibilities of cryogenic assisted grinding
扩展低温辅助研磨的可能性
  • 批准号:
    440394762
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
PVD-coating of electroplated cBN grinding tools to optimize the wear and application behavior when grinding nickel-based alloys
电镀立方氮化硼磨具的 PVD ​​涂层可优化磨削镍基合金时的磨损和应用行为
  • 批准号:
    400814654
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Development and analysis of all-ceramic micro end mills with diameters ≤ 50 µm
直径≤50 µm全陶瓷微型立铣刀的研制与分析
  • 批准号:
    407558930
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
NSF/DFG Collaboration to Understand the Prime Factors Driving Distortion in Milled Aluminum Workpieces
NSF/DFG 合作了解导致铣削铝工件变形的主要因素
  • 批准号:
    351381681
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Lean Production Systems for Industry 4.0 - smartLPS
工业 4.0 的精益生产系统 - smartLPS
  • 批准号:
    324273463
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Surface integrity of laser prepared cutting edges
激光加工切割边缘的表面完整性
  • 批准号:
    319868306
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Quality protection of capital goods based on unique and component inherent characteristics realized with a batch-fingerprint
基于通过批次指纹实现的独特和组件固有特性的资本货物的质量保护
  • 批准号:
    261653082
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Thermal effects when turning Al-MMC - experiments and simulations
车削 Al-MMC 时的热效应 - 实验和模拟
  • 批准号:
    260779103
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Analysis and reduction of the Cumulative Energy Demand of technical Product-Service Systems
技术产品服务系统累积能源需求的分析和降低
  • 批准号:
    258971663
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants

相似国自然基金

空气颗粒物通过调控白血病抑制因子参与影响IgA肾病进展的作用与机制研究
  • 批准号:
    82370711
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
湍流和化学交互作用对H2-Air-H2O微混燃烧中NO生成的影响研究
  • 批准号:
    51976048
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    61.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
大气CO2浓度升高条件下稻米品质变劣的成因及其调控
  • 批准号:
    31171460
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    62.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
杂交稻产量形成对大气CO2和O3浓度升高响应的研究
  • 批准号:
    31071359
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    29.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
高臭氧浓度下水稻颖花和粒重形成受阻及其成因-FACE研究
  • 批准号:
    30871486
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    29.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
新型高通量空气隙膜蒸馏系统的机理及应用研究
  • 批准号:
    50376022
  • 批准年份:
    2003
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Eliminating localised wear of air foil thrust bearing for improved reliability and life of fuel cell system
消除箔片推力轴承的局部磨损,提高燃料电池系统的可靠性和使用寿命
  • 批准号:
    10089986
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Collaborative R&D
Role of Microglial Fractalkine Signaling in Altered Dopaminergic Wiring in FASD
小胶质细胞分形蛋白信号传导在 FASD 多巴胺能线路改变中的作用
  • 批准号:
    10666254
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Effect of maternal obesity on breast cancer among offspring: role of the gut microbiota
母亲肥胖对后代乳腺癌的影响:肠道微生物群的作用
  • 批准号:
    10734892
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Particulate Matter (PM) Metals and Racial Disparity in Cardiovascular (CVD) Risk Factors
颗粒物 (PM) 金属和心血管 (CVD) 危险因素的种族差异
  • 批准号:
    10549339
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Air Particulate Pollution and Stress: Effects and Mechanisms for Long-term Maternal Obesity Risks
空气颗粒污染和压力:对孕产妇长期肥胖风险的影响和机制
  • 批准号:
    10432095
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Particulate Matter (PM) Metals and Racial Disparity in Cardiovascular (CVD) Risk Factors
颗粒物 (PM) 金属和心血管 (CVD) 危险因素的种族差异
  • 批准号:
    10329979
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Particulate Matter (PM) Metals and Racial Disparity in Cardiovascular (CVD) Risk Factors
颗粒物 (PM) 金属和心血管 (CVD) 危险因素的种族差异
  • 批准号:
    9892567
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Air Particulate Pollution and Stress: Effects and Mechanisms for Long-term Maternal Obesity Risks
空气颗粒污染和压力:对孕产妇长期肥胖风险的影响和机制
  • 批准号:
    10673129
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Air Particulate Pollution and Stress: Effects and Mechanisms for Long-term Maternal Obesity Risks
空气颗粒污染和压力:对孕产妇长期肥胖风险的影响和机制
  • 批准号:
    10248552
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
A preconception cohort study of air pollution, fertility, and miscarriage
空气污染、生育力和流产的孕前队列研究
  • 批准号:
    10376355
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了