Gegenüberstellung des Einflusses von hybrid- und metall- gebundenen Abrichtwerkzeugen bei der Schlichtbearbeitung von 100Cr6 mittels CBN-Schleifscheiben

von Dirk Biermann, Tountzer Tsagkir Dereli, Meik Tilger, ISF TU Dortmund 09. März 2020
Ausgangstopographie der a) Hybrid Diamond Dresser (hDD) und der b) metallisch gebundenen DIA Rotary DT
Steigende Qualitäts- und Leistungsanforderungen in der industriellen Anwendung verursachen zunehmend höhere Ansprüche an Schleifwerkzeuge und –prozesse.

Die Schleifbearbeitung eines Werkstücks ist zumeist am Ende einer Prozesskette spanender Fertigungsverfahren angesiedelt. Innerhalb dieses Fertigungsschritts erfolgt die funktionale Modifikation der Oberfläche auf die geforderte Endqualität unter Beibehaltung geringer Abweichungen [1-3]. Infolge einer Schleifbearbeitung unterliegen die Schneidkörner und Bindungen der Werkzeuge Verschleißerscheinungen auf der Mikro- und Makroebene, sodass von einem zeitlich instationären Prozess die Rede ist [3]. Die Aufbereitung der verschlissenen Schleifscheibentopographie innerhalb eines Abrichtprozesses erfolgt in zeitlich definierten Intervallen. Dadurch wird ein maßgeblicher Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des Schleifwerkzeugs und der resultierenden Werkstückoberfläche ausgeübt [4].

Eine besondere Bedeutung wird hierbei dem Bindungssystem der Abrichtwerkzeuge beigemessen [5, 6]. Nach dem aktuellen Stand der Technik finden vorrangig keramisch-, metallisch- und kunstharzgebundene Abrichtwerkzeuge Einsatz im industriellen Umfeld, die mittels ihrer spezifischen Merkmale die Standzeit und Oberflächengüte der Schleifscheibe maßgeblich beeinflussen. Keramische Bindungen bieten den Vorteil einer hohen chemischen und thermischen Belastbarkeit, eines hohen E-Moduls sowie einer charakteristisch hohen Porosität [3, 7]. Als Kontrast dazu besteht in Relation zu den metallischen und kunstharzbasierten Bindungssystemen der Nachteil einer verhältnismäßig hohen Stoßempfindlichkeit infolge der spröden Beschaffenheit [8, 9]. Metallische Bindungen zeichnen sich durch einen hohen Verschleißwiderstand sowie eine hohe thermische Leitfähigkeit aus. Nachteilig gegenüber den keramischen Bindungssystemen sind die Neigung zur Bildung von Reibungswärme, die schlechtere Konditionierbarkeit sowie die reduzierte Porosität [5, 7, 9].

Ein vergleichsweise neues Bindungskonzept bilden die Abrichtwerkzeuge des Typs hybrid Diamond Dresser, kurz hDD. Diese kombinieren in einer Verbundbindung die Vorteile metallischer und keramischer Bindungen bei gleichzeitiger Reduktion der Nachteile [5, 6, 9 - 11]. Im Rahmen dieses Artikels wird dieses hybride Bindungskonzept mit metallisch gebundenen Abrichtwerkzeugen für die Präparation von Schleifscheiben zur Schlichtbearbeitung beim Flachschleifen des Wälzlagerstahls 100Cr6 gegenübergestellt. Der Fokus liegt dabei auf dem Einfluss dieser Abrichtstrategien auf die entstehende Topographie und der Verschleißbeständigkeit der abgerichteten Schleifscheiben sowie die infolge der Einsatzuntersuchungen resultierende Werkstückoberflächengüte.

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