Potenziale poröser Metallbindungen für das Werkzeugschleifen

von B. Denkena, T. Grove, V. Suntharakumaran, IFW Hannover 18. September 2019
Auswahl der Abrichtparameter anhand des Werkzeugverschleißes
Das Profilschleifen ist für die Bearbeitung verschiedener spröder und harter Materialien, wie Hartmetall sowie Dichtungs- und Lagerkomponenten aus Keramik, nicht ersetzbar.

In Bezug auf die benötigte Energie für die Bearbeitung eines Volumenelements ist das Schleifen im Vergleich zu anderen Fertigungsprozessen ineffizient. Durch den Einsatz von Schleifscheiben mit poröser Metallbindung und splitterfreudigen Körnern können die Prozesskräfte reduziert werden, ohne den Werkzeugverschleiß zu beeinflussen. Dies ermöglicht konstante Prozesskräfte bei gleichzeitiger Erhöhung des Zeitspanvolumens, wodurch der Energieverbrauch pro gefertigtem Werkstück reduziert wird.

Einleitung

Das Schleifen ist für die Bearbeitung vieler, insbesondere sprödharter, Materialien wie Hartmetall oder Keramik unersetzlich. So werden Schneidwerkzeuge wie Fräs- oder Bohrwerkzeuge, Dichtungsbauteile aus Keramik oder Bauteile aus Quarzglas für die Halbleiterindustrie häufig geschliffen [1, 2, 3]. In diesen Anwendungen ist das Profilschleifen, das sich durch vergleichsweise hohe Abtragsraten auszeichnet, von besonderer Bedeutung [4, 5]. In Bezug auf die Energie, die zum Zerspanen eines Volumenelements erforderlich ist, ist das Schleifen jedoch im Vergleich zu anderen Fertigungsprozessen ineffizient [6].

Durch den Einsatz effizienterer Maschinenkomponenten und einer angepassten Kühlmittelzufuhr kann der Energieverbrauch des Bearbeitungsprozesses reduziert werden [7, 8]. Diese Ansätze sind jedoch häufig mit großen Investitionen für bestehende Produktionsanlagen verbunden, da ganze Maschinen oder einzelne Komponenten ausgetauscht werden müssen. Eine Steigerung der Produktivität des Schleifprozesses kann jedoch schnell und kostengünstig erreicht werden, indem geeignete Schleifscheibenspezifikationen ausgewählt werden, die zu einem reduzierten Energieverbrauch pro gefertigter Komponente führen. In der metallverarbeitenden Industrie sind Werkzeugmaschinen mit über 66% des gesamten Energiebedarfs die Hauptverbraucher elektrischer Energie. Dies unterstreicht die Möglichkeit, mithilfe von Prozesszeitverkürzungen, Energie zu sparen und Kosten in diesem Bereich zu senken.

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