Ganzheitliche Betrachtung der Randzonenausbildung beim Schnellhubschleifen von gehärtetem Stahl

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Fritz Klocke, seit 1/2009
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 50930277

Eine deutliche Erhöhung der Zerspanraten bei gleichzeitiger Verbesserung der Werkstückqualität konnte für die Schleifbearbeitung von γ-Titanaluminiden durch das Schnellhubschleifen mit Diamantschleifscheiben erreicht werden [Zepp05]. Da es sich bei γ- Titanaluminiden um bimodale Werkstoffe mit charakteristischem Verformungs- und Zerspanverhalten handelt, lassen sich die gewonnen Erkenntnisse nicht direkt auf andere Werkstoffgruppen übertragen. In diesem Projekt sollen daher die technologischen Grundlagen des Schnellhubschleifens für die Schleifbearbeitung gehärteter Stahlwerkstoffe mit cBN-Schleifscheiben erarbeitet werden. Weitestgehend unbekannt ist bisher, wie sich das Schnellhubschleifen auf die Randzone gehärteter Stahlwerkstoffe auswirkt und ob sich diese Technologie für die Endbearbeitung dieser Werkstoffe eignet. Um den Einfluss des Schnellhubschleifens auf die Bauteilrandzone gehärteter Stahlwerkstoffe erfassen zu können, müssen zunächst die verfahrensspezifischen Energieströme analysiert werden. Die thermischen und mechanischen Einflüsse des Schnellhubschleifens auf die Bauteilrandzone werden in einer ganzheitlichen Betrachtung der oberflächennahen Schichten entkoppelt detailliert analysiert. Diese Untersuchung erfolgt analytisch und mit Hilfe von Analogieprozessen. Auf Grundlage dieser Analysen folgt die Herleitung der thermischen und mechanischen Energiebilanz für das Schnellhubschleifen von Stahlwerkstoffen sowie die analytisch-empirische Modellierung der aus den Energieströmen resultierenden Eigenspannungsausbildung in der Bauteilrandzone. Aufbauend auf diesen Untersuchungen erfolgt im dritten Projektjahr die Erweiterung des Modells unter Berücksichtigung des Werkstoffeinflusses. Die thermischen und mechanischen Einzeleinflüsse beim Schnellhubschleifen, ihre Ausbreitung und Randzonenbeeinflussung in Abhängigkeit von der vorliegenden Gefügestruktur stellen hier den Fokus der Untersuchungen dar. Die generierten Eigenspannungen und ihre werkstoffabhängige analytisch-empirische Modellierung sind ebenfalls ein Forschungsschwerpunkt der zweiten Projektphase.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr.-Ing. Christoph Zeppenfeld, bis 1/2009