Im Rahmen des durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und das Land Niedersachsen geförderten Projekts Energieeffizientes Nutentiefschleifen wurden erstmalig metallisch gebundene Schleifwerkzeuge mit Strukturen für das Nutentiefschleifen eingesetzt. Zur Herstellung der Nuten wurde ein innovatives additives Herstellungsverfahren genutzt, das durch den Projektpartner BDW-BINKA entwickelt wurde.
Der “3D-Druck” von Schleifscheiben ermöglicht die schnelle und flexible Herstellung unterschiedlichster Schleifwerkzeugstrukturen, die mit herkömmlichen Pressformen nicht herstellbar sind. Durch den Wegfall der Formherstellung wird zudem ein kosten- und energieintensiver Schritt der Fertigungskette eingespart.
Beim Nutentiefschleifen von Vollhartmetall-Schaftwerkzeugen treten die höchsten mechanischen und thermischen Belastungen der Herstellungskette auf. Der bis zu 4 mm tiefe Schleifwerkzeugeingriff macht diesen Prozessschritt zum zeitbestimmenden Element und damit zum zentralen Hebel für Produktivität und Wirtschaftlichkeit der gesamten Prozesskette. Eine wesentliche Herausforderung ist die eingeschränkte Zugänglichkeit der Werkzeug‑Werkstück‑Kontaktzone für den KSS. Um dennoch ausreichend KSS in den Schleifkontakt zu leiten, werden derzeit hohe Drücke und Volumenströme eingesetzt, was den Energiebedarf der KSS‑Versorgung deutlich erhöht.
Strukturierte Schleifwerkzeuge verbessern den KSS‑Transport in die Kontaktzone, verändern jedoch zugleich die Eingriffsbedingungen und damit den Materialabtrag. Zur belastungsangepassten Auslegung der Strukturen wurde der Prozess mit der Simulationssoftware IFW CutS abgebildet. Auf Basis der Simulationsergebnisse konnten geeignete Strukturgeometrien definiert, anschließend gefertigt und im weiteren Projektverlauf eingesetzt werden.
Mit additiv gefertigten, strukturierten Schleifwerkzeugen ließ sich beim Nutentiefschleifen von Hartmetallfräsern der erforderliche KSS-Druck deutlich senken. Zur Ermittlung der Energieeinsparung wurden prozessparallele Leistungsmessungen durchgeführt. Da die KSS-Versorgung einen hohen Anteil am Gesamtenergiebedarf der Werkzeugmaschine hat, führte die Reduktion des KSS-Drucks zu einer erheblichen Reduktion des Energieaufwands bei der Fräserherstellung. Zugleich blieb die thermische Belastung im Schleifkontakt gering.
Trotz reduzierter Kühlschmierung traten keine thermischen Schädigungen an den Fräsern auf und die resultierenden Oberflächenqualitäten wurden nicht negativ beeinflusst. Das Vorhaben belegt damit das hohe Potenzial strukturierter Schleifscheiben für das Nutentiefschleifen. Zudem konnten erstmals additiv gefertigte, metallisch gebundene Schleifscheiben in diesem Prozess erfolgreich eingesetzt werden.
Das Projekt wurde vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und dem Land Niedersachsen gefördert. Das IFW und die BDW-BINKA Diamantwerkzeuggesellschaft GmbH bedanken sich für die Förderung des Vorhabens.
Kontakt:
Für weitere Informationen steht Ihnen Maximilian Tontsch unter der Telefonnummer +49 511 762 18158 oder per E-Mail an tontsch@ifw.uni-hannover.de gern zur Verfügung.
