Analyse der Oberflächenentstehungsmechanismen beim Werkzeugschleifen von Hartmetallfräsern

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 243426735

Die Werkzeugindustrie konnte innerhalb der letzten 10 Jahre deutliche Umsatzsteigerungen verbuchen. Insbesondere die schleiftechnische Herstellung von Hartmetall-Schaftwerkzeugen ist eine industriell seit vielen Jahrzehnten weit verbreitete Technologie. Ein entscheidender Faktor für den technologischen Erfolg von Schaftwerkzeugen ist deren Verschleißverhalten, welches durch den Herstellungsprozess maßgeblich mitbestimmt wird. Es besteht daher erheblicher Forschungsbedarf für eine Optimierung der Werkzeugherstellung durch die gezielte Analyse der Oberflächenentstehungsmechanismen beim Werkzeugschleifen von Hartmetall-Schaftfräsern. Der Nutschleifbearbeitung kommt innerhalb der Herstellung von Schaftwerkzeugen eine besondere Rolle zu, da im Vergleich zu den anderen Schleifoperationen beim Werkzeugschleifen das meiste Material zerspant wird. Somit besitzt die Nutschleifbearbeitung einen hohen Hauptzeitanteil und beeinflusst darüber hinaus das Einsatzverhalten des Werkzeugs stark. Aufgrund komplexer Eingriffsbedingungen kommt es dabei zu unterschiedlichen Oberflächenentstehungsmechanismen im Bereich der Kontaktzone zwischen Werkstück und Schleifwerkzeug, welche einen signifikanten Einfluss auf die Oberflächen- und Randzoneneigenschaften sowie Bauteilfestigkeit der Werkzeuge haben. Im ersten Förderzeitraum wurden überwiegend duktil geprägte Spanbildungsmechanismen beim Nutschleifen von Hartmetall beobachtet, wobei sich die generierten Oberflächen zwischen Nutgrund und Spanfläche signifikant unterscheiden. Durch den systematischen Aufbau von Wissen über die Wirkzusammenhänge von Schleifscheibenspezifikation und Prozessstellgrößen mit den Prozesskräften und erzielbaren Oberflächeneigenschaften in der Spannut konnte ein integriertes Prozessmodell für das Spannutschleifen entwickelt werden. Anhand der Ergebnisse wird ersichtlich, dass es zur Optimierung von Nutschleifprozessen sinnvoll erscheint, den Schleifbelag auf die variierenden Kontaktbedingungen zwischen Schleifscheibe und Werkstück über der im Eingriff befindlichen Schleifscheibenbreite anzupassen. Im zweiten Förderzeitraum soll daher geklärt werden, inwiefern die Kenntnisse aus dem ersten Förderzeitraum auf den Einsatz von beanspruchungsgerechten, gradierten Schleifwerkzeugen übertragen werden können und welche Wechselwirkungen mit dem Einsatzverhalten von Fräswerkzeugen bestehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen