Entwicklung einer Abrichttechnologie für Diamantschleifscheiben mit hoher Standzeit zum ultrapräzisen Schleifen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem Forschungsvorhaben wurde eine spezielle Abrichttechnologie entwickelt, mit der es möglich ist, die Diamantkörner grobkörniger, einschichtige gebundener Schleifscheiben definiert anzuflachen. Es wurde ein kraftgebundener Abrichtversuchsstand aufgebaut, mit dem der thermochemische Abtrag des Diamanten bei der Bearbeitung von Stahl gezielt genutzt wird. Hierbei wurden zwei langsam rotierende Stahlkalotten mit einer definierten Andruckkraft Fd mit einer schnell rotierende Diamantschleifscheibe in Kontakt gebracht. Aufgrund der beim Kontakt zwischen der Diamantschleifscheibe und den Stahlkalotten entstandenen Reibungswärme und dem als Katalysator wirkenden Stahl wurde ein thermo-chemischer Abtrag der Diamantkornspitzen in Gang gesetzt, der zu einer definierten Anflachung dieser und zur Bildung von einheitlichen Diamantkornflächen führte. Die Abrichtversuche wurden mit einschichtig belegten Diamantschleifscheiben der Korngröße D91, D181 und D301 durchgeführt. Dabei wurde neben der Schleifscheibenumfangsgeschwindigkeit vsd auch die Andruckkraft Fd variiert. Dabei zeigte sich, dass eine zu hohe Andruckkraft zu einem schnellen Zusetzen der Schleifscheiben führte. Als wesentlicher Abrichtparameter hat sich die Schleifscheibenumfangsgeschwindigkeit in Kombination mit geringen Andruckkräften heraus gestellt. Durch die maximale Schleifscheibenumfangsgeschwindigkeit von vsd = 20 m/s und einem mittleren Andruckkraft Fd von 5 - 7 N konnten Kornanflachungen über den gesamten Schleifscheibenumfang identifiziert werden. Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass durch dieses Abrichtverfahren die Rundlaufgenauigkeit der grobkörnigen Diamantschleifscheiben deutlich verbessert werden konnte und sich zudem ein kreisrundes Profil innerhalb der Diamantkornlage einstellte. Weitere Untersuchungen zur Identifizierung der genaueren Abtragsmechanismen des Diamantabtrages zeigten, dass eine einfache Messung der Reibtemperatur mittels Thermoelement und Pyrometer nicht zielführend war. Jedoch konnte mit Abrichtversuchen an Nickel-Phosphor beschichteten Kalotten der Nachweis erbracht werden, dass der Hauptabtragsmechanismus nicht mechanisch-abrasiv ist. Weitere Untersuchungen einzelner angeflachter Diamantkörner untermauerten die Arbeitshypothese, dass bei dieser Abrichttechnologie der Hauptabtragsmechanismus thermochemischer Natur ist. In weiterführende Arbeiten sollten höhere Schleifscheibenumfangsgeschwindigkeiten beim thermo-chemischen Abrichten realisiert werden. Dies könnte durch die Verwendung von Schleifscheibengrundkörpern größeren Durchmessers erfolgen. Des Weiteren sollte der Einsatz noch größerer Diamantkörner (z. B. dk = 500 µm) erfolgen. Die Ergebnisse der Rundlaufmessung lassen die Vermutung zu, dass mit größeren Körnern eine Rundlaufgenauigkeit im einstelligen Mikrometerbereich erreicht werden könnte.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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“Thermo-chemical dressing of coarse grained diamond grinding wheels.” Advanced Materials Research Vol. 565 (2012), S. 211-216
Mutlugünes, Y.; Riemer, O.
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“Dressing of coarse-grained diamond grinding wheels utilizing the thermo-chemical reaction.” Proceedings of the 13th euspen International Conference, May 2013, Berlin, Vol. 2, S. 125-128
Brinksmeier E.; Mutlugünes, Y.; Riemer, O.
