Verschleißverhalten keramischer Wendeschneidplatten

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TU Dortmund Institut für Spanende Fertigung

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

Darüber hinaus wird ein Einfluss des zu beobachtenden Werkstoffs auf die bezogenen Prozesskräfte ermittelt. Dabei wird ersichtlich, dass die Kräfte beim Schleifen der Siliziumnitridkeramik deutlich über denen der Aluminiumoxidkeramik liegen [5].

Unterschiedliche Werkstoffe beeinflussen ebenfalls die Prozesskräfte

Diese Differenz ist mit den unterschiedlichen Werkstoffgefügen und den verschiedenen Materialtrennmechanismen zu begründen. Diese können sich von überwiegend plastischen Deformationen beim Schleifen der Siliziumnitridkeramik bis hin zu spröden Materialabplatzungen beim Schleifen der Aluminiumoxidkeramik vollziehen.

Nach dem Schleifprozess wurden die auf der Spanfläche geschliffenen keramischen Wendeschneidplatten beim Außenlängsdrehen von Grauguss mit Kugelgraphit GJS-600 eingesetzt. Das Verschleißverhalten wurde quantitativ anhand der Kolktiefe und Verschleißmarkenbreite sowie qualitativ anhand von streifenlichtmikroskopischen Aufnahmen beurteilt (Bild 3).

Höhere Vorschubgeschwindigkeit steigert thermische Belastungen in der Werkzeugrandzone kaum

In Bild 4a ist die entstandene Kolktiefe in Abhängigkeit von der beim Schleifprozess verwendeten Vorschubgeschwindigkeit dargestellt. Eine geringfügig steigende Tendenz der gemessenen Kolktiefe ist bei zunehmender Vorschubgeschwindigkeit und gleicher Einsatzzeit von tc = 33 s zu erkennen.

Eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit im Schleifprozess geht mit einer erhöhten mechanischen Belastung einher, die zu einer höheren Schnittleistung und somit zu gesteigerten Kontaktzonentemperaturen führt. Da sich gleichzeitig die Wärmeeinwirkzeit reduziert, steigen die Temperaturgradienten im Werkstück zwar an, allerdings treten kaum erhöhte thermische Belastungen in der Werkzeugrandzone auf, die sich negativ auf die Kolktiefe auswirken [6].

Zunahme der Schnittgeschwindigkeit führt zu einer größeren Kolktiefe

Eine Zunahme der Schnittgeschwindigkeit im Schleifprozess hingegen führt zu einer erkennbar gestiegenen Kolktiefe (Bild 4b). Mit einer höheren Schnittgeschwindigkeit wird das Werkzeug im Schleifprozess thermisch stärker beeinflusst, so dass Randzonen- und Gefügeschädigungen im Werkstück auftreten können, die einen schnelleren Verschleißfortschritt in der anschließenden Drehbearbeitung begünstigen [6].

Tendenziell sind die Kolktiefen der Werkzeuge, die im vorangestellten Prozess mit keramisch gebundenen Diamantschleifscheiben geschliffen wurden, geringer als die, die mit einer kunstharzgebundenen vorbearbeitet wurden. Das ist darauf zurückzuführen, dass keramisch gebundene Schleifscheiben aufgrund ihrer höheren Porosität einen kühleren Schliff ermöglichen, sodass sich die thermische Vorschädigung der Werkzeuge reduziert.

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