Spanungsgrößenabhängige Belastung und daraus resultierende Randzoneneigenschaften beim Ultrapräzisionsschleifen sprödharter Werkstoffe mit grobkörnigen Diamantschleifscheiben
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der Einsatz einschichtig belegter, galvanisch gebundener grobkörniger Diamantschleifscheiben ist unter bestimmten Voraussetzungen zum Präzisionsschleifen möglich. Die Motivation zur Verwendung grobkörniger Diamantschleifscheiben zum Präzisionsschleifen besteht im Vergleich zu den meistens für dieses Verfahren eingesetzten feinkörnigen Diamantschleifscheiben in der Verschleißbeständigkeit der Werkzeuge. Die höheren Standzeiten führen zu einer höheren wirtschaftlichen Effizienz, da iterative Abrichtprozesse wegfallen und nachfolgende Feinschleif- und Polierzeiten am Bauteil verkürzt werden können. In diesem Forschungsvorhaben wurden erstmals Lastspannungen in der Kontaktzone beim Einsatz von Diamantschleifscheiben mit Korngrößen zwischen D301 und D1001 zur duktilen Bearbeitung sprödharter Werkstoffe ermittelt. Die ermittelten Spannungen können mit dem vorherrschenden Materialtrennmechanismus und der erzielten Oberflächenrauheit korreliert werden. Zumeist liegen der Berechnung von Spanungsdicken, die über den Trennmechanismus (duktil/spröde) entscheiden, phänomenologische Ansätze zugrunde. Deren Voraussagekraft ist bezüglich der Materialtrennung allerdings begrenzt. Der Grund hierfür ist der Einfluss der Schleifscheibentopographie, die zwar grundsätzlich in den Berechnungsformeln der prozessabhängigen maximalen Spanungsdicke berücksichtigt wird, jedoch statistischer Natur ist. Bei grobkörnigen Werkzeugen können für die Schneidenzahl oder die Kornform, die in die Berechnung einfließen, allerdings keine statistischen Werte angenommen werden. Wie bei einem Fräsprozess kommen bei grobkörnigen Werkzeugen wenige Schneiden in den Eingriff. Es muss daher eine Beschreibung der gesamten Schleifscheibentopographie vorgenommen werden, die in diesem Forschungsvorhaben erfolgt ist. Eine Auswertung der Topographie in Schleifrichtung ermöglichte die Bestimmung von Normal- und Tangentialflächen, die während des Schleifprozesses mit dem Werkstück in Kontakt stehen. Die hochauflösende Messung von Prozesskräften ermöglichte in Kombination mit den zuvor ermittelten Eingriffsflächen die Berechnung von Lastspannungen in der Kontaktzone.
Link zum Abschlussbericht
https://oa.tib.eu/renate/handle/123456789/22175
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Precision grinding of N-BK7 glass with coarse-grained diamond grinding wheels. Vortrag: Schleiftagung, Fellbach (online), 26.01.2022-27.01.2022
Adam, B., Riemer, O. & Heinzel, C.
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Precision grinding of BK7 glass with coarse-grained diamond grinding wheels. EUSPEN - International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, Technical University of Denmark, Copenhagen, DK, 12-16 June 2023. Riemer, O., Nisbet, C., Philips, D., Hrsg. Technical University of Denmark, Copenhagen, DK: euspen, 2023, 501-502. ISBN: 978-1- 9989991-3-2.
Adam, B., Riemer, O., Rickens, K. & Heinzel, C.
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Precision machining of glassy carbon. EUSPEN - International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, Technical University of Denmark, Copenhagen, DK, 12-16 Jun 2023. Riemer, O., Nisbet, C., Philips, D., Hrsg. Technical University of Denmark, Copenhagen, DK: euspen, 463-466. ISBN: 978-1-9989991-3-2.
Schönemann, L., Adam, B., Riemer, O. & Karpuschewski, B.
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Precision machining of glassy carbon. Vortrag: EUSPEN - International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, Technical University of Denmark, Copenhagen, 12-16 Jun 2023
Schönemann, L., Adam, B., Riemer, O. & Karpuschewski, B.
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Application of coarse-grained grinding wheels for precision grinding of glassy carbon. The 20th International Conference on Precision Engineering, Sendai, Japan, 23.10.2024. Sendai, Japan
Karpuschewski B., Heinzel C., Riemer O., Rickens K. & Adam B.
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Application of coarsegrained grinding wheels for precision grinding of glassy carbon, Vortrag: The 20th International Conference on Precision Engineering, Sendai, Japan, 23.10.2024
Karpuschewski B., Heinzel C., Riemer O., Rickens K. & Adam B.
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Precision plunge grinding with coarse-grained diamond grinding wheel. EUSPEN - International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, University College Dublin, Ireland, IE, 10-14 Jun 2024. Riemer, O., Nisbet, C., Philips, D., Hrsg. University College Dublin, Ireland, IE: euspen, 218-284. ISBN: 978-1-9989991-5-6.
Adam, B., Riemer, O., Rickens, K. & Heinzel, C.
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Precision plunge grinding with coarsegrained diamond grinding wheel. Vortrag: EUSPEN - International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, University College Dublin, Ireland, 10-14 Jun 2024
Adam, B., Riemer, O., Rickens, K. & Heinzel, C.
