Fundamentals of Mass Finishing
Final Report Abstract
Anhand der Ergebnisse des Forschungsprojektes lässt sich zeigen, dass das Trennverhalten an Werkstücken beim Gleitschleifen durch ein Wechselspiel aus Anpresskraft und Relativgeschwindigkeit bestimmt wird. Bei Versuchen mit fixiertem Werkstück (vw = 0 m/min) konnte gezeigt werden, dass eine Erhöhung der Anregungsfrequenz fa zu steigenden Abtrennraten führt. Die Ursache hierfür ist die vergrößerte Relativgeschwindigkeit vR zwischen Werkstück und Schleifkörper. Bei bewegten Werkstücken (vw > 0 m/min) tritt der aus der Anregung entstehende Anteil an der Relativgeschwindigkeit vR in den Hintergrund. Jedoch hat die Anregungsfrequenz großen Einfluss auf die vorherrschende Anpresskraft am Werkstück. Steigende Abtrennraten durch eine Erhöhung der Werkstückgeschwindigkeit sind sowohl bei der Kanten- als auch bei der Oberflächenbearbeitung zu beobachten. Bei der Bearbeitung von Kanten nimmt die Kantenrundung mit der Prozesszeit kontinuierlich zu. Die Rate der Kantenrundungserhöhung ist nicht konstant, sondern nimmt mit zunehmender Prozesszeit ab. In den ersten Minuten der Bearbeitung konnte die höchste Kantenrundungszunahme ermittelt werden. Für die Zielstellung der Entfernung eines Grates ist es sinnvoll die entsprechende Kante in einem Anströmwinkel von αa = 30° zu führen. Bei dieser Prozessführung können typische Grate innerhalb weniger Minuten (tp < 5 min) entfernt werden. Der Effekt der Anregungsfrequenz ist bei der Bearbeitung von Kanten im Vergleich zur Oberflächenbearbeitung wesentlich geringer. Somit sollte bei der Auslegung eines Prozesses zur Kantenbearbeitung der Schwerpunkt auf der Bestimmung der geeigneten Werkstückgeschwindigkeit und der Eintauchtiefe liegen. Eine geeignete Wahl der Anregungsfrequenz ermöglicht es, die Abtrennraten an der Kante zu reduzieren. Durch diese Maßnahme kann die Bearbeitung der Kante im Vergleich zur Oberfläche beeinflusst werden. Durch eine Bearbeitung in stehender Schüttung können besonders hohe Abtrennraten an der Kante erzeugt werden. Die Eintauchtiefe hat einen starken Einfluss auf die Abtrennraten. Eine größere Eintauchtiefe führt zu höheren Abtrennraten. Dieser Effekt kann durch eine Erhöhung der Werkstückgeschwindigkeit weiter gesteigert werden. Es wurde gezeigt, dass Gleitschleifkörper einem kontinuierlichen Veränderungsprozess unterliegen, der auch die sich am Werkstück einstellende Oberflächentopografie beeinflusst. Folglich ist das Verschleißverhalten der Schleifkörper für sämtliche Gleitschleifanwendungen von großer Bedeutung. Es konnten typische Verschleißformen von Schleifscheiben (mit Ausnahme der Druckerweichung von Körnern) auf Gleitschleifkörper übertragen werden. Die Schneidfähigkeit der Schleifkörper korreliert dabei stark mit dem arithmetischen Mittenrauwert Ra der Schleifkörper. Dieser Kennwert kann demnach verwendet werden, um deren Schneidfähigkeit indirekt zu bestimmen. In aufwendigen Versuchsreihen wurde nachgewiesen, dass die Schneidfähigkeit der Schleifkörper bei der Trockenbearbeitung wesentlich geringer ist als bei der Nassbearbeitung. Auch ein häufiger Prozesswasserwechsel kann zu einer Abnahme der Schneidfähigkeit der Schleifkörper führen. Anhand eines mehrstufigen Gleitschleifprozesses wurden Einsatzempfehlungen ausgesprochen um die Oberfläche an Werkstücken zu verbessern und gleichzeitig die Werkstückkanten zu schonen.
Publications
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Gleitschleifen Verfahrensgrundlagen und Prozessmodellierung. Berichte aus dem Produktionstechnischen Zentrum Berlin. Hrsg.: Uhlmann, E. Dissertation, Technische Universität Berlin. Stuttgart: Fraunhofer IRB, 2015
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Einfluss von Schleifkörperform und -zusammensetzung beim Gleitschleifen. In: Jahrbuch Schleifen Honen Läppen und Polieren. Hrsg.: Denkena, B.; Hoffmeister, H.-W. Essen: Vulkan, 2016, S. 2 - 11
Uhlmann, E.; Dethlefs, A.; Eulitz, A.
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Kantenbearbeitung und Prozessmodellierung beim Gleitschleifen. Schleiftagung, 02.02.2017, Fellbach
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Wear Mechanisms of Ceramic Vibratory Finishing Media. Nanomanuf Metrol 1, 96–104 (2018
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