Verschleißverhalten keramischer Wendeschneidplatten

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TU Dortmund Institut für Spanende Fertigung

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

Die spezifischen Eigenschaften dieser Werkstoffe, wie eine hohe Härte und schlechte Zerspanbarkeit begleitet durch sehr geringe plastische Verformbarkeit, sind für die Auslegung des Schleifprozesses ausschlaggebend. Deshalb wurden die keramischen Werkstoffe unter Variation der Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeit in einem Planumfangsschleifverfahren unter Schleiföl im Gegenlauf bearbeitet. Als Werkzeuge dienten eine kunstharz- und eine keramisch gebundene Diamantschleifscheibe mit der Korngröße D64 und der Konzentration C100.

Einfluss der Schleifparameter auf die Schleifprozesskräfte

Während des Schleifprozesses wurden die Prozesskräfte anhand eines Dreikomponenten-Dynamometers ermittelt. Es wurde untersucht, inwieweit sich die Variation der relevanten Schleifparameter auf die Schleifprozesskräfte auswirkt. Im Anschluss wurden die auf der Spanfläche geschliffenen Wendeschneidplatten unter konstanten Prozessparametern (vc = 400 m/min, f = 0,15 mm, ap = 1 mm) im Außenlängsdrehverfahren am Versuchswerkstoff GJS-600 eingesetzt.

Der Versuchsaufbau ist in Bild 1 (siehe Bildergalerie) dargestellt. Nach einer festgesetzten Bearbeitungszeit wurden die Kolktiefe und Verschleißmarkenbreite sowie die Verschleißerscheinungsform für die Bewertung des Verschleißverhaltens herangezogen.

In Bild 2a ist die Abhängigkeit der bezogenen Schleifnormalkraft von der Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeit für die zwei verwendeten Schleifscheiben bei der schleifenden Bearbeitung der ausgewählten keramischen Werkstoffe dargestellt. Allgemein ist zu erkennen, dass eine Steigerung der Vorschubgeschwindigkeit bei sonst konstanten Prozessparametern mit einer Erhöhung der Prozesskräfte verbunden ist.

Höhere Vorschubgeschwindigkeit steigert den Verschleiß der Schleifscheibe

Bei einer höheren Vorschubgeschwindigkeit trägt die Schleifscheibe in einer kürzeren Zeit das gleiche Werkstoffvolumen ab. Dieses führt zu einer höheren einwirkenden Belastung der Schleifscheibe und somit zu höheren Prozesskräften [3].

Hingegen verursacht eine Steigerung der Schnittgeschwindigkeit eine Reduzierung der Prozesskräfte (Bild 2b). Das ist auf die geringere Einzelkornbelastung pro Zeiteinheit zurückzuführen [4].

Geringere Prozesskräften mit keramisch gebundenen Diamantschleifscheiben

Beim Einsatz der keramisch gebundenen Diamantschleifscheibe treten deutlich geringere Prozesskräfte auf als beim Einsatz der kunstharzgebundenen. Dieses geht auf das unterschiedliche Verschleißverhalten der beiden Bindungsmaterialien zurück [5]. Die Diamantkörner brechen schneller aus der Bindung und neue, scharfe Körner kommen in den Eingriff, die geringere Prozesskräfte verursachen [3].

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