Defined cutting edge preparation by 3D form grinding
Final Report Abstract
Innerhalb des ersten Förderzeitraums wurden wie geplant verschiedene Schleif- und Werkzeugbahnstrategien für diverse Schneidkantenmikrogeometrien entwickelt. Für vier Standardgeometrien (Scharfe Kante, Fase, Wasserfallradius, Idealradius) wurden die Schleifstrategien hinsichtlich Prozesssicherheit und Reproduzierbarkeit bewertet. Zudem wurden die Eingriffsbedingungen beim Schleifen durch Durchdringungssimulationen analysiert sowie Spanungsquerschnitts- bzw. Zeitspanungsvoluminaverläufe abgeleitet. Insbesondere die Werkzeugform konnte als Einflussfaktor für die auftretenden theoretischen Rauheiten, aber auch für den Verlauf des Zeitspanungsvolumens über die Werkzeubahnposition ermittelt werden. Der Vergleich der im Prozess entstehenden Schleifkraftverläufe mit den Zeitspanungsvolumenverläufen ergab für beide eine hohe Ähnlichkeit, wodurch sich die Nutzbarkeit der entwickelten Schleifsimulationen zur Abschätzung der maximal auftretenden Schleifkräfte und demzufolge Werkzeugabdrängungen bestätigte. Darüber hinaus konnte in umfangreichen technologischen Untersuchungen der Einfluss der Prozessführung auf das Arbeitsergebnis in Form von Radiusgenauigkeiten sowie Schartigkeiten an der Schneidkante analysiert werden. Durch eine Variation der Größendimensionen der Schneidkantenmikrogeometrien konnte zudem die Eignung des Schleifverfahrens für beispielsweise Idealradien von rβ = 15 µm bis 100 µm aufgezeigt werden. Zudem wurde der Einfluss variierender Prozessparameter und Werkzeugspezifikationen auf die Schneidkantenqualität ermittelt. Beispielsweise führten Vorschubgeschwindigkeiten von vf > 300 mm/min zu einem tendenziellen Anstieg der Radiusabweichungen. Der Einsatz kleinerer Körnungen im Schleifwerkzeug führte erwartungsgemäß zu niedrigeren Schartigkeiten, jedoch zu größeren Form- und Maßabweichungen. Ursachen hierfür liegen vermutlich in der größeren Reibung zwischen Schleifwerkzeug und Werkstück, aufgrund kleiner Spanräume und folglich in einer Erhöhung der Prozesskräfte und der Werkzeugabdrängung. Des Weiteren wurden in Konditionierversuchen der Abrichtprozess von metallisch gebundenen Diamantschleifstiften für das Formschleifenschleifen untersucht. Im Rahmen dieser Untersuchungen konnten die grundsätzlichen Abhängigkeiten beim Profilieren von metallgebundenen Diamantschleifstiften mit Diamanttopfformrollen aufgezeigt werden. Prinzipiell ist das Verfahren Profilieren mit Topfrolle geeignet um eine definierte Form am Schleifbelag von metallisch gebundenen Diamantschleifstiften zu erzeugen bzw. die die Form nach Verschleiß wieder herzustellen. Durch anschließende Schärfversuche, bei denen das Schärfspanungsvolumen variiert wurde, konnte bei den gewählten Schärf-Prozessparametern ein quasi-stationärer Zustand bei den gewählten Bewertungskriterien beobachtet werden. Bei der reduzierten Riefentiefe der flächenhaften Abottkurve trat dieser Zustand bei einem Schärf-Spanungsvolumen von ca. Vds =75 mm^3 auf, bei dem Leervolumen des Kernbereichs der Oberfläche, ebenfalls ein Kennwert der flächenhaften Abottkurve, ab ca. Vds = 250 mm.
Publications
- Definierte Schneidkantengestaltung durch 3D- Formschleifprozesse. Industriearbeitskreis "Keramikbearbeitung", Produktionstechnisches Zentrum, Berlin, 14.04.2016
Uhlmann, E.; Bruckhoff, J.
- Kantenpräparation durch Formschleifprozesse. wt Werkstattstechnik online 107 (2017) 6, S. 453 - 460
Uhlmann, E.; Bruckhoff, J.
(See online at https://doi.org/10.37544/1436-4980-2017-06-69) - Modeling and Analysis of Contact Conditions during NC-Form Grinding of Cutting Edges. Journal of Inventions 13 (2017) 2
Uhlmann, E.; Bruckhoff, J.
(See online at https://doi.org/10.3390/inventions2030013) - Profilieren von metallisch gebundenen Diamantschleifstiften mithilfe von Formrollen. Werkstatt und Betrieb 11 (2017)
Uhlmann, E.; Bruckhoff, J.
