Materialtrennmechanismen beim Schruppschleifen mit großen CBN-Körnern

Schleifen ist in vielen Wertschöpfungsketten der qualitätsbestimmende Endprozess, insbesondere bei gehärteten Stählen (z. B. 100Cr6). Neue CBN-Werkzeuge mit sehr großen Körnern (>300 µm) versprechen deutlich höhere Zeitspanvolumina, geringere Kräfte und eine günstigere Wärmeabfuhr über den Span. Für die Praxis fehlen jedoch belastbare Modelle und Prozessfenster: Spanbildungsmechanismen, Wärmeaufteilung, Einfluss von Korngeometrie sowie die Wirkung auf Randzonen (Eigenspannungen, Gefüge) sind unklar. Unternehmen riskieren Schleifbrand, Ausschuss, Werkzeugschäden und unnötige Erprobung. Fundiertes Verständnis ist Voraussetzung für eine sichere Hochleistungs-Schruppbearbeitung, kürzere Taktzeiten, stabile Qualität und reduzierte Stückkosten.

Zielsetzung

Das Projekt klärt die Materialtrennmechanismen und die energetischen Vorgänge beim Schruppschleifen mit CBN-Körnern >300 µm. Im Fokus stehen die Wärmeaufteilung und Randzonenbelastung sowie der Einfluss von Korngeometrie und -orientierung auf Kräfte und Spanbildung. Auf Basis experimenteller Analysen und einer skalenübergreifenden Modellierung entstehen abgesicherte Prozessfenster und Parameterrichtlinien. Schleifbetriebe, Werkzeughersteller sowie Automobil- und Wälzlagerindustrie profitieren von höheren Zeitspanvolumina, kürzeren Taktzeiten, reduzierten Kräften und Energieeinträgen, verlässlicher Randzonenqualität und weniger Try-outs.

Vorteile

• Validierte Prozessfenster und Simulation für schnelle Auslegung
• Weniger Schleifbrand, Ausschuss und Verschleiß
• Kürzere Taktzeiten und geringe Kosten

Vorgehen

AP1 bestimmt Prozessgrenzen sowie Temperaturen bei HSG/HEDG und bestimmt die Wärmeaufteilung während des Prozesses im Werkstück. AP2 untersucht Einkornschleifen mit variierter Einzelkornspanungsdicke und -orientierung, erfasst Kräfte, Spandickenstauchung und Segmentierung. AP3 analysiert die in-situ-Spanbildung per Schnittunterbrechung bis 120 m/s und korreliert mit Randzonenkennwerten (XRD, EBSD, Rauheit). AP4 integriert die gewonnen Erkenntnisse in unsere Materialabtragssimulation IFW-CutS, um die Qualität der Simulationsergebnisse weiter zu erhöhen.

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