Innovative Schleifverfahren machen Hochleistungsbearbeitung wirtschaftlicher

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Im Rahmen der durchgeführten Untersuchungen konnten die spezifischen Schleifenergien (Bild 1), bei sechsfachem theoretischem bezogenen Zeitspanungsvolumen von Qw = 12 mm3/mms auf Qw = 72 mm3/mms mehr als halbiert werden. Aufgrund der sinkenden Spanaspektverhältnisse, also kürzerer und dickerer Späne ändert sich nachweislich die Oberflächengüte. Es konnten jedoch keine Abhängigkeiten zum Arbeitseingriff festgestellt werden. So war lediglich ein nahezu linearer Anstieg der Oberflächenkennwerte mit Erhöhung der Werkstückgeschwindigkeit zu verzeichnen (Bild 2).

Planschleifen mit Planetenkinematik

Ein weiteres Verfahren mit hohem Potenzial zur Bearbeitung von Hochleistungswerkstoffen ist das Planschleifen mit Planetenkinematik. Das Verfahren stellt eine logische und konsequente Weiterentwicklung des Läppens dar. Zur Bearbeitung werden die Werkstücke in kreisförmige, außenverzahnte Werkstückhalter eingelegt. Diese sogenannten Läuferscheiben befinden sich zwischen den beiden Schleifscheiben und werden von einem feststehenden Außenstiftkranz und einem angetriebenen Innenstiftkranz geführt.

Die Drehbewegung beider Schleifscheiben und des Innenstiftkranzes erzeugt eine Relativbewegung, die aus der Planetengetriebetechnik bekannt ist. Die in Bild 3 gezeigte Prinzipskizze verdeutlicht die Anordnung der einzelnen Komponenten [4 und 5].

Das Planschleifen mit Planetenkinematik unterscheidet sich in seinem Aufbau und in der Prozesstechnologie und somit auch im Arbeitsergebnis von anderen Schleifverfahren. Die charakteristischen Merkmale bestehen einerseits in der doppelseitigen Bearbeitung und andererseits in der Relativbewegung zwischen Werkstücken und Schleifscheiben. Die vergleichsweise unkomplizierte Prozesssteuerung ist einer der Hauptgründe für die zunehmende Verbreitung dieses Bearbeitungsverfahrens.

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Theoretische Schnittgeschwindigkeiten von bis zu vc = 45 m/s erreichbar

Durch intensive Forschung auf dem Gebiet der Bearbeitung sprödharter Materialien konnte nachgewiesen werden, dass die optimalen Schnittbedingungen auch bei der Planschleifbearbeitung mit Planetenkinematik im Bereich erhöhter Schnittgeschwindigkeiten und Anpresskräfte liegen. Aufgrund dieser Untersuchungsergebnisse und des wachsenden Bedarfs nach Bearbeitungsoptimierung hat die Stähli Läpp Technik AG in Zusammenarbeit mit dem IWF das prototypische Schleifzentrum DLM 505 HS konzipiert und konstruiert, mit dem Schnittgeschwindigkeiten und Schleifdrücke zur Bearbeitung von Hochleistungswerkstoffen realisiert werden können.

So sind mit diesem Maschinensystem Schleifscheibendrehzahlen von bis zu 2000 min-1 sowie Anpresskräfte von bis zu 4000 daN möglich. Dadurch können theoretische Schnittgeschwindigkeiten von bis zu vc = 45 m/s am Werkstück erreicht werden.

Dadurch ergeben sich technische und wirtschaftliche Vorteile in Form von kürzerer Bearbeitungszeit sowie höherer Bauteilqualität. Durch Anpassung der Maschinensteuerung lassen sich Schruppen, Schlichten und Finishbearbeitung in einem Arbeitsgang realisieren. Ziel aktueller Forschungsvorhaben ist es, neue Bearbeitungstechniken für ein breites Werkstoffspektrum zu entwickeln, um so eine Prozessoptimierung durch signifikante Senkung der Fertigungskosten bei verbessertem Arbeitsergebnis zu erzielen.

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