Modellbasierte Analyse der Auswirkungen von Bindungseigenschaften und thermomechanischen Einflüssen auf das Korn-Bindungs-Interface beim Schleifen mit sintermetallisch gebundenen Werkzeugen.

CBN eignet sich zum Schleifen gehärteter Stähle, wobei ein Teil der Wärme durch die bei sintermetallische Bronzebindung in die Schleifspindel geleitet wird. Dadurch überlagern sich mechanische und thermische Lasten am Korn-Bindungs-Interface. Eigene Vorarbeiten zeigen plastomechanische Verformungen, die die Kornlage und damit die Werkzeugtopographie verändern. Solche Effekte wurden in der Prozessauslegung bisher vernachlässigt; es fehlen Modelle, die die Deformationsvorgänge im Interface und deren Einfluss auf Verschleiß, Kräfte und resultierende Oberflächen robust abbilden. Für die Industrie bedeutet das: Unsichere Prognosen, unnötiger Ausschuss und suboptimale Standzeiten.

Zielsetzung

Ziel des Projekts ist es, die elastisch-plastischen Verformungen der sintermetallischen Bindung an CBN-Körnern unter mechanisch-thermischer Belastung zu verstehen und vorhersagen zu können. Dazu werden bronzegebundene Einkornritzwerkzeuge mit variierenden Bindungseigenschaften hergestellt und charakterisiert. Ein FE-Modell bildet die Deformationsvorgänge im Korn-Bindungs-Interface bei variabler Kornlage und Last ab. Kraft- und Temperaturmessungen aus Ritzversuchen dienen zur Kalibrierung und Validierung. Aus den Daten wird ein empirisches Prozessmodell abgeleitet, das in die kinematische Simulation IFW CutS integriert und in Schleifversuchen validiert wird – mit dem Ziel, Oberflächenqualität, Kräfte und Werkzeugverhalten zuverlässig zu prognostizieren.

Vorteile 

• Verlässliche Oberflächen- und Kraftprognosen - weniger Ausschuss
• Robustere Prozessauslegung - längere Werkzeugstandzeiten

 Vorgehen

Im DFG-Projekt entwickeln wir ein modell- und datenbasiertes Verständnis des Korn-Bindungs-Interfaces. Wir abstrahieren den Schleifprozess zu wiederkehrenden Mikrointeraktionen (Einkorn-Ritz, lokale Wärme-/Kraftkollektive) und erfassen Kräfte und Temperaturen. Daraus entsteht ein validiertes Prozessmodell, das wir in IFW CutS integrieren. Die Prognosen werden in Schleifversuchen verifiziert und hinsichtlich ihrer Gültigkeit über unterschiedliche Parameterbereiche abgesichert.

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