Entwicklung einer Simulation für den NC-Formschleifprozess mit Torusschleifscheiben

Jansen, T.

Torusschleifscheiben können flexibel zum Formschleifen eingesetzt werden. Das halbrunde Profil dieser Schleifscheiben ermöglicht einen zeilenförmigen Materialabtrag und dadurch die Bearbeitung bzw. die Erzeugung nahezu beliebig gekrümmter Werkstückoberflächen, so dass mit Hilfe einer geeigneten Bahnsteuerung Ebenen, Profile und Freiformflächen geschliffen werden können. Die Kontaktzone zwischen Schleifscheibe und Werkstück variiert dabei entlang der einzelnen Schleifbahnen und ist ohne weitere Hilfsmittel kaum nachvollziehbar. Zur Vermeidung einer fehlerhaften Prozessführung, die zu einer Schädigung am Werkstück führen kann, müssen die Gestalt der Kontaktzone sowie das Prozessverhalten bei der gewählten Werkzeug-/Werkstückkombination bekannt sein.

Die in dieser Arbeit dargestellten schleiftechnologischen Untersuchungen charakterisieren das Prozessverhalten des Formschleifprozesses unter Verwendung einer keramisch gebundenen CBN-Torusschleifscheibe. Zur Vermeidung von Schleiffehlern erfolgt eine Einflussanalyse des dynamischen Maschinenverhaltens und der Bearbeitungsparameter. An der Werkstückoberfläche auftretende Muster werden unter Berücksichtigung der Phasendifferenz zwischen Schleifscheibenrotation und Oszillation des Werkstückvorschubes modelliert, um hieraus eine geeignete Verfahrstrategie mit gezielter Mustervermeidung abzuleiten.

Die Gestalt der Kontaktzone wird schließlich durch eine geometrisch-kinematische Simulation des Schleifscheibeneingriffes ermittelt. Aus dieser sind charakteristische Kennwerte für den Prozess erhältlich. Der simulierte Schleifscheibeneingriff wird durch die Kopplung der geometrisch-kinematischen Simulation an eine Finite-Elemente-Simulation, die das dynamische Verhalten der Maschine abbildet, an den realen Schleifprozess angenähert. Dabei werden durch die Interaktion beider Simulationen die Wechselwirkungen zwischen Schleifprozess und Maschinenstruktur berücksichtigt.

Veröffentlicht als

Dissertation Technische Universität Dortmund, Vulkan Verlag, Essen, 2007, ISBN 978-3-8027-8743-0