Spanbildungs- und Verschleißmechanismen beim Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungsplanschleifen mit Planetenkinematik

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 172358505

Bei der spanenden Bearbeitung lassen sich unter der Voraussetzung geeigneter Prozessbedingungen technologische und wirtschaftliche Vorteile durch gesteigerte Schnittgeschwindigkeiten erzielen. Insbesondere beim Schleifen sprödharter Materialien können kürzere Bearbeitungszeiten und höhere Bauteilqualitäten zugleich realisiert werden. Dabei werden jedoch infolge der mit den Schnittgeschwindigkeiten steigenden Schnittleistungen höhere Anforderungen an die eingesetzten Werkzeuge und Maschinensysteme gestellt. Die Entwicklung prozesssicherer Bearbeitungstechnologien mit anforderungsgerechten Werkzeugen und Maschinensystemen setzt die genaue Kenntnis der verfahrensspezifischen Spanbildungs- und Verschleißmechanismen voraus. Auf dem Gebiet des Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungsplanschleifens mit Planetenkinematik sind diese bisher noch nicht systematisch analysiert worden. Das Planschleifen mit Planetenkinematik zählt zu den Seitenschleifverfahren. Im Gegensatz zu den Umfangsschleifverfahren ist die Schnittgeschwindigkeit bei Seitenschleifverfahren auf der Wirkfläche der Schleifscheibe nicht konstant sondern sie variiert mit dem Abstand zum Rotationszentrum der Schleifscheibe. Je höher die Drehzahlen der Schleifscheiben und damit die maximal mögliche Schnittgeschwindigkeit gewählt werden, desto stärker sind die lokalen Unterschiede der Schnittgeschwindigkeit innerhalb der Wirkfläche. Beim Planschleifen mit Planetenkinematik bedingen die unterschiedlichen Schnittgeschwindigkeiten im Innen- und Außenbereich eine starke Verschleißabhängigkeit vom Radius. Bei der industriellen Anwendung des Planschleifens mit Planetenkinematik stellt der daraus resultierende Profilverschleiß der Schleifscheiben ein die Qualität und Wirtschaftlichkeit bestimmendes Kriterium dar. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Modellierung und experimentelle Analyse der Spanbildungs- und Verschleißmechanismen beim Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungsplanschleifen mit Planetenkinematik. Im Mittelpunkt stehen dabei die radiusbezogenen Einzelkornbelastungen sowie die daraus resultierenden Verschleißausprägungen in Abhängigkeit der Werkzeugspezifikation und Prozessparameter. Im Rahmen der Untersuchungen soll die Schleifscheibenbelastung zunächst analytisch modelliert werden. In technologischen Untersuchungen soll das entwickelte Modell verifiziert werden. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse sollen Werkzeugkonzepte entwickelt werden, die durch gezielte Gradierung der Spezifikation entlang des Schleifscheibenradius, einen über der gesamten Schleifscheibenfläche gleichmäßigen Verschleiß ermöglichen. Die Werkzeuge sollen unter Verwendung handelsüblicher Schleifbelagssegmente unterschiedlicher Spezifikation am Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb hergestellt, evaluiert und optimiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen