Kontinuierliches Wälzschleifen schneidender Verzahnungen 2
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im durchgeführten Forschungsprojekt wurde die Herstellung rotationssymmetrischer Zerspanwerkzeuge mittels des Verfahrens des kontinuierlichen Wälzschleifens ermöglicht und untersucht. Dabei wurde eine simulationsgestützte Auslegungsmethodik entwickelt, die eine bedienerunabhängige, gezielte Auslegung von Fräswerkzeugen und der für das Verfahren notwendigen Schleifschneckenprofile möglich macht. Ferner wurden die Methodik sowie die zugehörigen Softwareumgebungen dazu befähigt, auch Fräswerkzeuge mit einem zweiten Freiwinkel auslegen zu können. Mittels der genutzten Softwareumgebungen konnte zudem das Potential des kontinuierlichen Wälzschleifens zur Herstellung von Fräswerkzeugsondergeometrien aufgezeigt werden, die mit herkömmlichen diskontinuierlichen Werkzeugschleifprozessen nicht oder nur bedingt hergestellt werden können. In Schleifuntersuchungen konnte die Nutzbarkeit des kontinuierlichen Wälzschleifens für die Herstellung von Fräswerkzeugen aus HSS sowie die Nutzbarkeit und das Potential von keramisch gebundenen cBN-Schleifschnecken aufgezeigt werden. Hierbei hat sich gezeigt, dass die Produktivität des Prozesses, durch eine Reduktion der Hubaufteilung von vier auf eins, um den Faktor vier gesteigert werden kann, ohne den Verschleiß der Schleifschnecke signifikant zu erhöhen. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die Schnittgeschwindigkeit keinen signifikanten Einfluss auf die Schneidkantenqualität und Rauheit der Funktionsflächen hat. Vielmehr bietet die Schnittgeschwindigkeit die Möglichkeit, den Initialverschleiß der Schleifschnecken zu beeinflussen. Die Schneidkantenschartigkeit kann darüber hinaus gezielt durch den Vorschub und die Rauheit der Funktionsflächen durch die Hubaufteilung eingestellt werden. Zudem wurde das Potential der Anwendung von Shiftstrategien und mehrgängiger Schleifschnecken für eine Steigerung der Produktivität des Wälzschleifprozesses untersucht. Die Einsatzfähigkeit der wälzgeschliffenen Fräswerkzeuge wurde durch Untersuchungen zur Zerspanung des Stahlwerkstoffs C45 validiert und ihr Verschleißverhalten mit konventionell hergestellten Fräswerkzeugen verglichen. Basierend auf den Ergebnissen dieses Vorhabens ist davon auszugehen, dass das kontinuierliche Wälzschleifen von Zerspanwerkzeugen weiterhin das Potential bietet die im Bereich des Werkzeugschleifens erreichbare Produktivität zu steigern. In diesem Zusammenhang ist ebenfalls zu bemerken, dass durch die Ergebnisse dieses Vorhabens erstmalig aufgezeigt wurde, dass keramisch gebundene cBN-Schleifwerkzeuge für den Einsatz beim kontinuierlichen Wälzschleifen von Zerspanwerkzeugen geeignet sind und das Potential bieten, die Produktivität des Prozesses im Vergleich zu konventionellen Schleifmitteln, wie z.B. Korund, zu erhöhen. Auch wenn die mittels des kontinuierlichen Wälzschleifens hergestellten Fräswerkzeuge bereits ein, im Vergleich zu konventionellem Wege hergestellten Fräswerkzeugen, ähnliches Einsatzverhalten aufweisen, verbleiben bezüglich des in diesem Vorhaben betrachteten Prozesses Herausforderungen, die in weiteren Forschungsvorhaben adressiert werden sollten. Dabei ist insbesondere eine weitere Steigerung der Prozessproduktivität zu nennen, um das volle Potential des Verfahrens heben zu können. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens bieten vielfältige Ansatzpunkte für weitere grundlagenund anwendungsbasierte Forschungsvorhaben. Beispiele hierfür sind eine Übertragung des Verfahrens auf weitere Schneidstoffklassen und Zerspanwerkzeugtypen, Untersuchungen zur Nutzbarkeit weiterer Abrasivstoffe des Schleifwerkzeuges und weiterer Schleifwerkzeugbindungssysteme sowie eine weitere Steigerung der Prozessproduktivität. Auch die Verringerung der zur Profilierung der Schleifschnecken notwendigen Prozesszeiten bietet einen Ansatz für zukünftige Forschungsvorhaben. Die Adressierung einiger dieser Fragestellungen in einem bereits bewilligten DFG-Forschungsvorhaben zeigt, dass die Ergebnisse des abgeschlossenen Vorhabens die Grundlage für eine weitere wissenschaftliche Bearbeitung dieses Themenfeldes geschaffen haben.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Innovative Fertigung von Zerspanwerkzeugen. Dihw – Diamant Hochleistungswerkzeuge 12(4), 2020
Denkena, B.; Krödel, A. & Theuer, M.
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Kontinuierliches Wälzschleifen von Zerspanwerkzeugen. Dr.-Ing. Dissertation, Leibniz Universität Hannover, Hannover, 2020
Theuer, M.
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Verfahren zum Herstellen eines Zerspanwerkzeugs aus einem Rohling und Schleifschnecke zum Herstellen eines Zerspanwerkzeugs. Patent Nr. 10 2019 120 155. Deutsches Patent- und Markenamt, 2021
Theuer, M. & Denkena, B.
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Geometrical process design during continuous generating grinding of cutting tools. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 121(5-6), 3871-3882.
Denkena, Berend; Bergmann, Benjamin; Theuer, Mirko & Wolters, Philipp
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Wear reduction in continuous generating grinding of milling tools with cBN-grinding worms. 19th International Conference on Precision Engineering, 28.11. – 02.12.2022, Nara, Japan
Denkena, B.; Bergmann, B. & Wolters, P.
