Im Vergleich zum Schleifen und Polieren weist die ultrapräzise Zerspanung mit monokristallinen
Diamantwerkzeugen eine hohe kinematische Flexibilität auf. Demgegenüber steht eine starke
Limitierung des bearbeitbaren Werkstoffspektrums. Sowohl die direkte Bearbeitung optischer
Gläser als auch die Zerspanung von eisenhaltigen Legierungen wie sie beispielsweise für
Replikationswerkzeuge in der Glasumformung und dem optischen Kunststoffspritzguss benötigt
werden ist aufgrund des hohen Werkzeugverschleißes des monokristallinen Diamanten nicht
möglich. In der Vergangenheit wurden bereits verschiedene Ansätze zur Auflösung des Dilemmas
untersucht. Die Integration uni- oder bidirektional wirkender schwingungsunterstützter
Werkzeugsysteme zeigten erstmals das Potenzial den monokristallinen Diamanten für die
ultrapräzise Zerspanung von Gläsern und eisenhaltigen Werkstoffen zu qualifizieren. Für die
Überführung dieser Technologie in ein industrielles Umfeld lagen bisher noch keine
detaillierten Kenntnisse der Wirkmechanismen in der Zerspanzone sowie der Leistungsfähigkeit
des Verfahrens zur Bearbeitung hochlegierter Stähle vor. Übergreifende Aufgabe dieser Arbeit
war es daher eine umfassende theoretische und praktische Analyse der vorliegenden
Wirkzusammenhänge und Verfahrensgrenzen bei der schwingungsunterstützten Bearbeitung von
wärmebehandelten Stahlwerkstoffen mit monokristallinen Diamantwerkzeugen durchzuführen. Dabei
wurden sowohl werkstoff- system- und prozessspezifische Einflussgrößen und deren
Wechselwirkung in die Untersuchungen einbezogen. Eine Modellbildung lieferte den theoretischen
Unterbau der über entsprechende Versuchsreihen verifiziert werden konnte. Erstmals wurde auch
der Einfluss unterschiedlicher Systemfrequenzen auf das Bearbeitungsergebnis bei der
ultrapräzisen Drehbearbeitung untersucht. Analysiert wurden neben der Ausbildung der
Oberflächenqualität auch die Spanbildung der Werkzeugverschleiß und die
Randzonen-beeinflussung. Letztlich konnten die Ergebnisse in anwendungsorientierte Richtlinien
zur System- und Prozessgestaltung überführt werden.
