Optimierte Werkzeuge treiben die Mikrosystemtechnik voran

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Leibniz Universität Inst. für Fertigungstechnik u. Werkzeugmaschinen (IFW)

TU Braunschweig Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik

In Abhängigkeit von der eingestellten Leerlaufspannung Ud kann das kontakterosive Konditionieren sowohl zum Schärfen als auch zum Profilieren eingesetzt werden, was an der Topographie des Schleifbelags nach dem Konditionieren mit unterschiedlichen Prozessparametern deutlich wird (Bild 2).

Bei einer geringen Spannung von Ud0 = 15 V sind freigelegte Diamantkörner im Schleifbelag zu erkennen. In den Untersuchungen durch eine Messung des Schleifscheibendurchmessers vor und nach dem Prozess wurde kein messbarer Materialabtrag nachgewiesen. Weil die Topografie gegenüber dem ursprünglich eingeebneten Profil wesentlich offener ist, kann bei dieser Spannung von einem reinen Schärfprozess ausgegangen werden. Wird die Spannung erhöht, ändert sich die durch den Konditionierprozess erzeugte Schleifbelagstopografie erheblich.

Steigende Elektrodenspannung führt zur Aufschmelzung des Belags

Bei einer Spannung von Ud0 = 25 V sind neben Aufschmelzungen des Bindungsmaterials deutlich die Diamantkörner des Belages zu erkennen, die an der Zerspanung des Elektrodenmaterials beteiligt sind. Der an einigen Körnern klar sichtbare umlaufende Spalt deutet jedoch darauf hin, dass die Körner nicht mehr über einen festen Halt in der Bindung verfügen, so dass sie im Schleifprozess sofort aus der Bindungsmatrix herausgerissen werden. Die Verringerung der Anbindung des Korns an die Bindungsmatrix ist Indiz für die beginnende Profilierwirkung.

Eine weitere Steigerung der Elektrodenspannung auf Ud0 = 35 V führt zu einem gänzlich geänderten Phänomen. Der Belag wird stark aufgeschmolzen. In den sich ausbildenden Poren sind noch einzelne Diamantkörner zu erkennen, die jedoch nicht mehr aktiv an der Zerspanung des Elektrodenmaterials teilhaben.

In diesem Stadium wird die Elektrode nicht mehr nur durch die einzelnen Diamantkörner, sondern durch die Bindung der Schleifscheibe zerspant. Gleichzeitig werden hohe Abtragsraten gemessen, die die hohe Profilierwirkung des Konditionierprozesses bei einer Spannung von 35 V verdeutlichen.

Außer der beschriebenen Leerlaufspannung beeinflussen auch die Begrenzung des Kurzschlussstroms und die Elektrodenvorschubgeschwindigkeit die Abtragsrate beim Konditionieren. Bis zum Erreichen eines Grenzwertes nimmt die Abtragsrate dabei jeweils mit steigenden Prozessstellgrößen zu [2].

Scheibenprofil wird bahngesteuert generiert

Das Profil wird beim kontakterosiven Konditionieren bahngesteuert generiert und nicht, wie bei anderen auf der elektrischen Energie beruhenden Abrichtverfahren, durch die Elektrodenform auf der Schleifscheibe abgebildet. Um den Zusammenhang zwischen dem Winkel der Elektrodenvorschubbahn und dem an der Schleifscheibe erzeugten Profil zu untersuchen, wurden durch Variation des Elektrodenbahnwinkels Dachprofile mit unterschiedlichem Flankenwinkel profiliert.

Die Untersuchungen ergaben dabei einen linearen Zusammenhang zwischen dem Verfahrweg der Elektrode und dem erzeugten Profil (Bild 3). Dabei entspricht der erzeugte Winkel jedoch nicht exakt dem Elektrodenbahnwinkel, so dass eine entsprechende Anpassung des Elektrodenbahnwinkels erforderlich ist, um das Zielprofil zu erreichen.

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