Analyse der Verschleißmechanismen von cBN beim Schleifen von gehärteten Stahlwerkstoffen mit esterbasierten Kühlschmierstoffen

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Fritz Klocke
• Subject Area: Metal-Cutting and Abrasive Manufacturing Engineering
• Term: from 2005 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5435945

Im ersten Zeitraum des Vorhabens wurde das tribologische System des cBNSchleifprozesses bestehend aus Schleifkorn, Schleifscheibenbindung, Werkstück, Umgebungsluft und Kühlschmierstoff analysiert und auf den Einfluss des Kühlschmierstoffes fokussiert. Im beantragten Projektzeitraum wird das Hauptaugenmerk auf den Einfluss der cBN-Kornsorte, der Korngröße und der Spanungsgeometrie auf den Schleifscheibenverschleiß gelegt. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen erklären, weshalb bei verschiedenen Schleifverfahren wie Rundschleifen, Tiefschleifen, Pendelschleifen, Profil- oder Wälzschleifen Unterschiede im Verschleißverhalten und große Standzeitschwankungen der cBN-Schleifscheiben auftreten. Es wird ein Verschleißmodell entwickelt, das das Auftreten verschiedener Verschleißphänomene am Einzelkorn ausgehend von Kornkennwerten und den Schleifprozesslasten vorhersagt. Zur Analyse des Schleifscheibenverschleißes werden vier unterschiedliche cBNKornspezifikationen (zwei Kornsorten in den Körnungsgrößen B126 und B251) untersucht. Zunächst werden die Einzelkornbruchfestigkeiten unter statischer Last und die Bruchfestigkeitswerte der Körnungen bei dynamischer Krafteinwirkung (Friatester) ermittelt. Um das Verhalten der Körnungen bei unterschiedlichen Temperatureinwirkungen zu bewerten, werden auch thermisch vorbelastete Körner untersucht. Diese Kennwerte ergeben zusammen mit Kornformkenngrößen eine umfassende Charakterisation der Schleifkörnungen. Die cBN-Körner werden im Schleifeinsatz in galvanisch gebundenen Schleifscheiben untersucht. Hierbei werden Außenrund- sowie Flachschleifschleifprozesse im Tief- und Pendelschliff eingestellt, die stark unterschiedliche Spanungslängen und -dicken hervorrufen. Ausgehend von den gemessenen Schleifkräften und -leistungen werden die Einzelkornkräfte und die Schleiftemperaturen in der Kontaktzone abgeschätzt. Der Kornverschleiß wird über Schleifscheibenabdrücke volumetrisch erfasst und die Schleifscheiben durch Untersuchungen im Großkammer-Rasterelektronenmikroskop qualitativ hinsichtlich der Verschleißphänomene Splittern, Bruch und Verschleißflächenbildung bewertet. Die Einzelkorncharakterisierung, der Kornverschleiß und das Lastkollektiv aus Kräften und Temperaturen im Schleifprozess werden in einem regelbasierten Verschleißmodell zusammengeführt.

• DFG Programme: Research Grants