Hochleistungs-Pendelhubschleifen im Schälschliff erhöht Produktivität

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TU Dortmund Institut für Spanende Fertigung

Bild 1 (siehe Bildergalerie) zeigt Untersuchungsergebnisse zum Flachschleifen des Kaltarbeitsstahles X210Cr12 (nach DIN EN ISO 4957, Werkstoffnummer 1.2080) unter Verwendung von Schleiföl und einer keramisch gebundenen CBN-Schleifscheibe. Die Werkstoffhärte liegt im Mittel bei etwa 63 HRC.

Die zylindrische Schleifscheibe verfügt über eine mittlere Korngröße nach FEPA von B126 und eine Breite von b_S = 10 mm. Variiert wurden die Zustellung a_e und die Eingriffsbreite a_p (aktive Schleifscheibenbreite).

Bei Steigerung der Schleifleistung nehmen die Prozesskräfte rapide zu

Die gezeigten Ergebnisse der Versuchsreihen spiegeln den Verlauf der Prozesskraftkomponenten F_n und F_t in Abhängigkeit vom eingestellten Zeitspanvolumen Q_w wider. Es wird ersichtlich, dass die Prozesskraftkomponenten bei Steigerung der Zerspanleistung rapide zunehmen, wobei der Anteil und die Steigung der Normalkraft gegenüber der Tangentialkraft höher ausfallen.

Die Ergebnisse zeigen keine Unterschiede hinsichtlich der gewählten Kombination aus Zustellung a_e und Eingriffsbreite a_p. Diese stehen in proportionalem Verhältnis zum Zeitspanvolumen mit Q_w = a_p• a_e• v_w, wobei v_w die Tisch- beziehungsweise Werkstückvorschubgeschwindigkeit bezeichnet.

Bei einem maximal eingestellten Wert des Zeitspanvolumens von Q_w = 8 mm³/s liegt die Tangentialkraft bei F_t = 32 N und die Normalkraft bereits bei F_n = 232 N. Obwohl das maximale bezogene Zeitspanvolumen (und damit die Belastung des Werkzeugs) mit Q‘_w = 1 mm³/mm•s nur sehr gering ist, zeigt die Normalkraft einen zunehmend degressiven Verlauf. Dies weist auf eine deformationsbedingte Verschiebung zwischen Schleifscheibe und Werkstück aufgrund der Krafteinwirkung in Verbindung mit dem Nachgiebigkeitsverhalten des Maschinensystems hin. In dieser Hinsicht wird deutlich, dass sich hohe Kräfte negativ auf die erreichbare Genauigkeit des Arbeitsergebnisses und die Leistungsfähigkeit des Prozesses auswirken.

Große Kornüberstände bedingen eine immanent hohe Rauheit

Zur Gewährleistung eines geringen Kraftniveaus wird generell der Einsatz von Schleifscheiben mit einer aktiven Breite von maximal a_p ≤ 5 mm empfohlen [1]. Zur Steigerung der erzielbaren Zerspanleistung kann neben dem Tiefschleifen auch das Hochleistungsflachschleifen (englisch: HEDG = high efficiency deep grinding) angewendet werden. Dabei wird eine günstige Ausnutzung der Zerspanfähigkeit des Schleifwerkzeuges in Verbindung mit hohen Schleifscheiben-Umfangsgeschwindigkeiten erreicht [2].

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