Beitrag zur Prozessentwicklung für das Hochleistungsinnenrund-Schälschleifen mit galvanisch gebundenen CBN-Schleifscheiben

Marschalkowski, K.

Das Thema der vorliegenden Arbeit ist die Endbearbeitung gehärteter Futterteile mit Fokus auf die Produktivitätssteigerung bei der Hartfeinbearbeitung von Zahnrad- und Wälzlagerbohrungen. Für den Einsatz galvanisch gebundener CBN-Schleifscheiben bei hohen Schleifscheibenumfangsgeschwindigkeiten wird der Prozess des Innenrund-Schälschleifens gezielt für das Hochleistungsschleifen weiterentwickelt.

Gegenstand der Untersuchungen ist zum einen die Auslegung der Schleifwerkzeuge in den funktionalen Bereichen der Schrupp- und Schlichtzone und die Gestaltung deren Einsatzvorbereitung hinsichtlich der Erfordernisse höchstmöglicher Zerspanleistungen bei gleichzeitiger Gewährleistung guter Oberflächenqualitäten. Zum anderen stellt die Ermittlung des Einflusses der Stellgrößen auf die Prozessgrößen und das Arbeitsergebnis beim Schleifen mit hohen Zerspanraten und die Untersuchung der wirksamen Verschleißmechanismen an der Schleifscheibe einen Schwerpunkt dar. Darauf aufbauend erfolgt eine genaue Analyse des Einsatzverhaltens des Schleifspindel/Werkzeug-Systems hinsichtlich der erzielbaren Werkstückqualität. Zusätzlich werden tiefergehende Betrachtungen zur Energiebilanz bei der Spanbildung angestellt und deren resultierender Einfluss auf die Werkstückrandzoneneigenschaften untersucht.

In Hinblick auf die Erfordernisse in der Praxis werden wichtige Randbedingungen für den möglichen Einsatz des Verfahrens für die Klein- bis hin zur Großserienfertigung mitberücksichtigt. Dazu gehört beispielsweise der Einsatz stehender sowie rotierender Abrichtwerkzeuge, die Überwachung des Abricht- und Schleifprozesses mittels AE-Sensorik, sowohl die Verwendung unterschiedlicher Schleifscheibenaufnahme- als auch Werkzeugmaschinensysteme, der Einsatz verschiedener KSS-Fluide und -Zufuhrmethoden, die Bearbeitung von durchgehärtetem Kaltarbeitsstahl und randschichtgehärtetem Einsatzstahl sowie auch die Bohrungsbearbeitung mit unterbrochenem Schnitt.

Das für die Bohrungsendbearbeitung entwickelte Hochleistungsinnenrund-Schälschleifverfahren (HISS) wird im Verlauf der Arbeit um die Bearbeitung der Bauteilplanfläche erweitert mit dem Ziel, eine weitere Steigerung der Flexibilität und Produktivität durch die Bearbeitung verschiedener Funktionsflächen mit einem Werkzeug in einer Aufspannung zu realisieren. Als Anwendungsrichtlinie wird ausgehend von den erzielten Erkenntnissen eine Prozesskette für die Herstellung, Vorbereitung und den Einsatz der Werkzeuge abgeleitet. Abschließend wird ein Vergleich zur gängigen Hartfeinbearbeitung sowohl mittels Hartdrehen als auch durch die Kombination von Drehen und Schleifen gezogen sowie weiterführende Vorschläge zur Prozessoptimierung und deren Potenziale dargelegt.

Veröffentlicht als

Dissertation, Technische Universität Dortmund, Vulkan Verlag, Essen, 2011, ISBN 978-3-8027-8758-4