Auswirkungen thermomechanischer Vorgänge beim Werkzeugschleifen

Schneider, M.

Bei modernen Produktionsprozessen im Bereich der Zerspanung, wie z. B. bei der Trockenzerspanung oder auch bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, ist das Zerspanwerkzeug einer hohen thermischen, mechanischen und chemischen Belastung ausgesetzt. Das Werkzeug muss jedoch auch eine hohe Produktivität gewährleisten. Diesem Anspruch können nur hochwertige Zerspanwerkzeuge gerecht werden. Da die Zerspanwerkzeuge in der Regel durch Schleifen hergestellt werden, ist dieser Prozess von besonderer Bedeutung.

Die Schrift setzt sich mit der Thematik der thermomechanischen Belastung von Werkzeugen während des Anschleifens auseinander und zeigt auf, welche Auswirkungen diese Belastung auf das Prozess- und Verschleißverhalten der Werkzeuge beim späteren Einsatz haben kann. Als Schneidstoffe stehen dabei Hartmetall und Cermet im Vordergrund der Untersuchungen. Durch die Untersuchungen wird insgesamt deutlich, dass die thermische Beanspruchung beim Schleifen ausschlaggebend für das Verschleiß- und Einsatzverhalten eines Werkzeuges ist. Zur Beurteilung der thermomechanischen Belastung werden u. a. Finite-Elemente-Simulationen beim Schleifen von Werkzeugen durchgeführt. Dabei wird zunächst der Schleifprozess von Hartmetall- und Cermet-Wendeschneidplatten modelliert. Weitergehend erfolgt die Simulation der Schleifprozesse an Wendelbohrern. Für die Modellierung des Werkzeugschleifens werden abhängig von den Prozessbedingungen Wärmeverteilfaktoren sowie thermische und mechanische Belastungsprofile in der Schleifkontaktzone ermittelt. Durch die Finite-Elemente-Simulationen werden signifikante Abhängigkeiten zwischen thermischer und mechanischer Belastung beim Schleifen und der Randzonenbeeinflussung des Zerspanwerkzeuges aufgezeigt. Dabei werden auch Strategien für das Anschleifen von Hartmetall- und Cermet-Zerspanwerkzeugen hinsichtlich einer geringen thermomechanischen Beanspruchung entwickelt. In der Darstellung wird deutlich, dass die Finite-Elemente-Methode ein geeignetes Hilfsmittel zur rechnerunterstützten Prozessauslegung beim Werkzeugschleifen ist.

Veröffentlicht als

Dissertation, Universität Dortmund, Vulkan Verlag, Essen, 1999, ISBN 3-8027-8708-0