Konturschleifen Temperatur beim NC-Formschleifen hängt auch von der Scheibe ab

Redakteur: Bernhard Kuttkat

Das NC-Formschleifen wird zur Herstellung von frei geformten Werkstückoberflächen eingesetzt. Untersuchungen zeigen, dass die thermische Beanspruchung beim NC-Formschleifen mit verschiedenen keramisch gebundenen CBN-Schleifscheiben einen ähnlichen Verlauf aufweist.

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Das NC-Formschleifen ermöglicht die Herstellung komplexer Oberflächenkonturen durch eine NC-Daten-gesteuerte, zeilen- förmige Zustellung. (Bild: ISF)
Das NC-Formschleifen ermöglicht die Herstellung komplexer Oberflächenkonturen durch eine NC-Daten-gesteuerte, zeilen- förmige Zustellung. (Bild: ISF)

Das Schleifen ist ein Endbearbeitungsverfahren in der spanenden Fertigung. Die zu fertigenden Bauteile haben zuvor schon mehrere Bearbeitungsschritte durchlaufen und dabei ihren Wert erheblich gesteigert. Deshalb müssen Prozessunsicherheiten bei der Bearbeitung zwingend vermieden werden.

Aus diesem Anlass befassen sich aktuelle Forschungsarbeiten am Institut für spanende Fertigung (ISF) der TU Dortmund mit der Interaktion von Prozess und Maschinen beim NC-Formschleifen. Das Verfahren wurde entwickelt, um komplexe Oberflächenkonturen durch eine NC-Daten-gesteuerte, zeilenförmige Zustellung herzustellen. Werkzeuggestalt und Kinematik des Schleifprozesses kennzeichnen das NC-Formschleifen.

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Nahezu beliebige Konturen können hergestellt werden

Mit einer angepassten Werkzeuggeometrie können nahezu beliebige Oberflächenkonturen hergestellt werden. Zusätzlich wird die Interaktion zwischen Prozess und Maschine per Simulation, bestehend aus einer geometrisch-kinematischen und einer Finite-Elemente-Simulation, abgebildet, um eine Identifikation der idealen Prozessparameter im Voraus zu treffen [1 und 2].

Zur Weiterentwicklung der bestehenden Simulation sind die Kenntnisse der prozessbedingten Temperaturen zwischen Schleifscheibe und Werkstück wichtig. Im Folgenden werden die Ergebnisse der thermischen Untersuchungen verschiedener CBN-Schleifscheibenformen (Bild 1) dargestellt. Beim Schleifen wird ein großer Anteil der aufgebrachten Energie aufgrund von Reibung in Wärme umgewandelt und in das Werkstück eingebracht [3].

Zum Messen der Wärme Thermoelemente und Thermografiekamera eingesetzt

Die im Prozess eingebrachte Wärmemenge hängt maßgeblich von den Prozessparametern und den Kontaktbedingungen von Schleifscheibe und Werkstück ab [4]. Zur Messung der in das Bauteil eingebrachten Wärme wurden Thermoelemente und eine Thermografiekamera eingesetzt. Die Thermoelemente wurden dabei seitlich eingebracht, um die Temperatur direkt unterhalb der Oberfläche im Werkstück zu bestimmen, und mit der Thermografiekamera wurde die Ausbreitung der Wärme an der Werkstückoberfläche erfasst.

Unter Variation der Zustellungen ae und der Werkstückgeschwindigkeit vw wurde zunächst der Einfluss der unterschiedlichen Eingriffsverhältnisse auf die Temperaturentwicklung bei der Bearbeitung von planen Oberflächen ermittelt.

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