Energieeffizientes Nutentiefschleifen

Der Nutentiefschliff von Vollhartmetall-Schaftwerkzeugen ist ein Verfahren, das durch einen Schleifwerkzeugeingriff von bis zu 4 mm gekennzeichnet ist. Es ist der Schleifprozess bei der Herstellung von Schaftwerkzeugen, bei dem die höchsten mechanischen und thermischen Belastungen auftreten. Außerdem nimmt er den Hauptteil der Bearbeitungszeit von Schaftwerkzeugen ein. Aus diesem Grund bestimmt dieser Teilprozess maßgeblich die Produktivität und Wirtschaftlichkeit der gesamten Prozesskette. Eine große Herausforderung stellt die eingeschränkte Zugänglichkeit der Werkzeug-Werkstück-Kontaktzone für den Kühlschmierstoff (KSS) dar. Diese resultiert aus dem hohen Schleifwerkzeugeingriff und dem begrenzten Porenraum der hochbelasteten, metallischen Diamantschleifwerkzeuge. Um den KSS in ausreichender Menge in den Schleifspalt zu bekommen, wird aktuell ein hoher KSS-Druck und -Volumenstrom eingesetzt. Dies führt zu zweierlei Problemen: Das Bereitstellen des KSS-Drucks und -Volumenstroms durch das KSS-System verbraucht mehr als 30 % des Gesamtenergieaufwands des Schleifprozesses. Das Anliegen des KSS-Drucks am Werkstück führt andererseits zu hohen Normalkräften und daraus folgend zu qualitäts- als auch produktivi­tätslimitierenden Werkstückabdrängungen. Beim Schleifen werden derzeit, zur Sicherstellung einer ausreichenden Versorgung der Kontaktzone mit KSS, Hybridbindungen eingesetzt. Diese verfügen zwar über eine hohe Porosität, jedoch verringert sich dadurch die Verschleißbeständigkeit. Mit der Möglichkeit metallische Bindungen mit Porenstrukturen zu drucken, könnte zum einen der KSS-Bedarf durch den besseren Zugang zur Kontaktzone reduziert werden. Zum anderen wäre der Vorteil der höheren Verschleißbeständigkeit von metallischen Schleifscheiben nutzbar.

Das Hauptziel des Vorhabens ist daher die Verfügbarkeit von metallgebundenen Diamantschleifscheiben mit modellbasierten 3D-gedruckten Belagsstrukturen, die die KSS-Zugänglichkeit erhöhen und somit den Gesamtenergieaufwand des Nutentiefschleifprozesses deutlich senken sowie Werkstückabdrängungen minimieren.