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Ressourceneffizientes Schleifen von PcBN-Schaftwerkzeugen

Ressourceneffizientes Schleifen von PcBN-Schaftwerkzeugen

© IFW, Mitsubishi Materials
Untersuchungen der Schleifbearbeitung von PcBN-Schaftwerkzeugen im Rahmen des Forschungsprojekts
Leaders:  Dominik Müller-Cramm
Email:  Mueller-Cramm@ifw.uni-hannover.de
Year:  2019
Date:  08-05-20
Sponsors:  AIF IGF
Lifespan:  12/2019–11/2021

Das IGF-Forschungsvorhaben „Ressourceneffizientes Schleifen von PcBN-Schaftwerkzeugen“ wird neue Erkenntnisse über die Schleifbearbeitung von Schaftwerkzeugen aus polykristallinem kubischen Bornitrid generieren. PcBN-Schaftwerkzeuge werden für die HSC-Fräsbearbeitung von Gesenken eingesetzt. Das Ziel dieses Vorhabens ist die Verfügbarkeit eines Umfangsschleifprozesses zur Bearbeitung von PcBN-Schaftwerkzeugen, der unter dem spezifischen, lokal unterschiedlichen Verschleißverhalten des Schleifwerkzeugs produktivitäts- und qualitätsangepasst eingesetzt wird.

Die HSC-Fräsbearbeitung von Formen und Gesenken ermöglicht schon derzeit eine Verringerung der Bearbeitungszeit von bis zu 60 Prozent im Vergleich zum Schleifen oder Erodieren. Auf den Schlichtprozess eines Gesenks mittels Kugelkopffräswerkzeugen entfallen bis zu 85 Prozent der Bearbeitungszeit. Durch den Einsatz der Hartfeinbearbeitung mittels PcBN wird ein kontinuierlicher und geringer Verschleiß des Fräswerkzeugs erreicht. Somit kann das Potenzial der Produktivitäts- und Qualitätssteigerung im Formenbau erhöht werden.

Bei der spanenden Bearbeitung der PcBN-Schaftwerkzeuge werden für den größten Anteil des Materialabtrags in den Spannuten Schleifscheiben mit ca. 100 mm Durchmesser in einem Umfangsschleifprozess eingesetzt. Das einzelne Schleifkorn ist häufig im Eingriff und ist am Abtrag eines großen Zerspanvolumens im Vergleich zu weiteren Schleifoperationen am Schaftwerkzeug beteiligt. Bedingt durch die zylindrische Form der Schaftwerkzeuge verändert sich beim Schleifen von Spannuten der Arbeitseingriff und somit auch das bezogene Zeitspanvolumen Q’w entlang der Schleifscheibenbreite.

Das Hauptziel wird mittels vier Teilzielen erreicht. Das erste Teilziel ist die Bereitstellung von Prozessparameterkombinationen für die Umfangsbearbeitung von PcBN-Schaftwerkzeugen, die eine produktive Bearbeitung des Werkstoffs ermöglichen. Das zweite Teilziel umfasst die Bereitstellung eines simulationsgestützten Entwicklungsprozesses, sodass Schleifwerkzeuge mit gleichmäßigem, geringem Verschleiß bei unterschiedlicher lokaler Kornbelastung ausgelegt werden können. Das dritte Teilziel ist die Reduzierung der geometrischen Abweichungen, die infolge des Werkzeugverschleißes entstehen, mittels eines angepasstem Abrichtprozess. Das vierte Teilziel ist die Bereitstellung eines Schleifprozesses, der die Einzelstrategien kombiniert und damit eine wesentliche Erhöhung der Produktivität und Qualität der Schleifbearbeitung von PCBN-Schaftwerkzeugen im Vergleich zum Stand der Technik darstellt.

Folglich werden mit diesem Forschungsprojekt KMU im Bereich der Schaftwerkzeugherstellung Kenntnisse, Verfahren und Werkzeuge für die produktive Fertigung von PcBN-Schaftwerkzeugen zur Verfügung gestellt. Für Hersteller von Schaftwerkzeugen eröffnet sich mit einem produktiven Schleif-prozess von PCBN-Werkzeugen ein neuer Absatzmarkt in der Hartbearbeitung von Formen und Gesenken. Die Hersteller von Schleifwerkzeugen werden nach Abschluss des Projekts in der Lage sein, mithilfe der belastungsorientierten Werkzeugauslegung ihr Portfolio im Bereich der Schleifbearbeitung hochharter Werkstoffe zu erweitern.

 

Das Forschungsvorhaben " Ressourceneffizientes Schleifen von PcBN-Schaftwerkzeugen" (IGF 20863 N) wird vom "Bundesministerium für Wirtschaft und Energie" organisatorisch und finanziell unterstützt.