Schleiftechnische Fertigungsverfahren
Das Fertigungsverfahren Schleifen zählt mit zu den wichtigsten spanenden Bearbeitungsverfahren in der metallverarbeitenden Industrie. Es wird aufgrund seiner hohen Leistungsfähigkeit, Prozesssicherheit und Bearbeitungsqualität in erster Linie am Ende der Fertigungskette als Feinbearbeitung eingesetzt. Heute lässt sich das Schleifen jedoch auch als Hochleistungsverfahren mit hohen Zeitspanungs- und Zerspanungsvolumina sehr wirtschaftlich betreiben. Schleifen gehört zu den Fertigungsverfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden. Diese zeichnen sich durch eine undefinierte Anzahl an Schneiden sowie durch eine unbestimmte Geometrie und Lage der Einzelschneiden zum Werkstück aus.
Eine Besonderheit des Schleifens ist der Materialabtrag durch eine Vielzahl an Schneiden bei hohen Schnittgeschwindigkeiten. Pro Schneide wird hierbei ein geringer Materialabtrag erzielt, was zu einer geringen Belastung von Schneiden und bearbeiteten Werkstücken führt. Dadurch können hohe Form- und Maßgenauigkeiten und vor allem durch die Entwicklung synthetischer, hochharter Schneidstoffe wie Diamant und CBN hohe Materialabtragraten erreicht werden.
Forschungsprojekt
Kühlschmierstoffzufuhr beim Schleifen
Im Vergleich zur Zerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide müssen beim Schleifen bedeutend höhere spezifische Energien zur Zerspanung eines Werkstoffvolumens eingesetzt werden. Diese resultieren in einem höheren Wärmefluss in das Werkstück. Dadurch kann es aufgrund mechanischer und thermischer Belastung bei der Zerspanung zu unerwünschten Änderungen der Gefügeeigenschaften in der oberflächennahen Randzone kommen, beispielsweise zu einer Änderung der Zähigkeit oder der Härte.
Eine adäquate Schmierung und Kühlung ist speziell bei hohen Materialabtragraten zur Vermeidung unerwünschter Veränderungen an geschliffenen Bauteilen unerlässlich. Der Einsatz von Kühlschmierstoff kann die Maß- und Formgenauigkeit, Oberflächengüte und Randzoneneigenschaften positiv beeinflussen. Zusätzlich kann durch die gezielte Zuführung von Kühlschmierstoff den Problematiken der Luftpolsterbildung, der Zusetzung der Schleifscheibe sowie einer unzureichenden Kühlung der Kontaktzone entgegengewirkt werden.
Die Forschungstätigkeiten des iWFT umfassen:
- Untersuchungen zur Funktionsweise verschiedener Kühlschmierstoffzuführungen/-Düsen
- Kraftmessung und Wirkleistungsmessung beim Schleifprozess
- CFD-Simulationen von Düsen-Geometrien
- Analyse thermischer Gefügeveränderungen beim/durch Schleifen
- Charakterisierung und Ableitung des umlaufenden Luftpolsters an rotierenden Schleifscheiben
- Analyse von hydrodynamischen Effekten in der Kontaktzone zwischen Schleifscheibe und Werkstück
- Bestimmung der maximalen Kühlschmierstoff-Aufnahmefähigkeit unterschiedlicher Schleifscheiben
Im erfolgreich abgeschlossenen Forschungsprojekt „GrIntCool“ (Grinding with intelligent coolant supply) beschäftigten sich Prof. Dr.-Ing. Wilfried Saxler (Projektleiter) und Roman Stabauer M.Eng. (wissenschaftlicher Mitarbeiter) mit der Gefahr von Schleifbrand und Schleifscheibenzusetzung. Durch die Entwicklung einer geregelten und intelligenten Kühlschmierstoff-Kombinationsdüse für den Schleifprozess soll diesem Problem entgegengewirkt werden. Ein Kooperationsprojekt des Instituts für Werkstoff und Fertigungstechnik der RFH Köln und der Grindaix GmbH. [mehr erfahren]
