Analyse der Zerspanungs- und Abtragsmechanismen beim Schleifen hochharter Schneidstoffe am Beispiel von polykristallinem Bornitrid (PCBN)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Bergs
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 282086890

Das Schleifen nimmt in der Prozesskette bei der Herstellung von Wendeschneidplatten aus polykristallinem Bornitrid PCBN eine Schlüsselrolle ein. Somit bietet eine Optimierung des Schleifprozesses großes Potenzial zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit der Fertigung von PCBN-Zerspanwerkzeugen. Die Einflüsse der Schleifparameter auf das Schleifverhältnis und auf die Prozessergebnisgrößen Schneidkantenschartigkeit und Oberflächenrauheit der Frei- und Spanfläche in Abhängigkeit von der PCBN-Spezifikation sind weitreichend untersucht. Ferner existieren Beschreibungsmodelle für die Schleifscheibenverschleiß- und Zerspanungsmechanismen. Die Erklärung der zugrundeliegenden Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge zwischen den thermischen und mechanischen Prozesslasten und den Zerspanungs- und Schleifscheibenverschleißmechanismen gehört jedoch nicht zum Stand der Technik. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es daher, ein Erklärungsmodell für die Zerspanungs- und die Schleifscheibenverschleißmechanismen bei der Schleifbearbeitung von unterschiedlichen PCBN-Spezifikationen aufzustellen. Die Grundlage hierfür bilden Reibuntersuchungen nach dem Pin-On-Disk-Prinzip auf deren Basis ein empirisch analytisches Reibmodell zur Vorhersage der thermischen und mechanischen Lasten in der Kontaktzone zwischen einem einzelnen Diamantkorn und einem PCBN Werkstück abgeleitet wird. Dieses Modell wird anschließend mit Hilfe von Schleifversuchen auf einen Schleifprozess erweitert. Eine darauf aufbauende Finite Elemente Simulation ermöglicht die Vorhersage der mikroskopischen thermischen und mechanischen Lasten in den Kontaktstellen zwischen individuellen Schleifkörnern und der PCBN-Randzone. Abschließend werden die Randzonen geschliffener PCBN-Werkstücke mittels Transmissionselektronenmikroskopie und die Schleifscheibentopographie mittels Laserscanningmikroskopie untersucht und ein Erklärungsmodell für die Zerspanungs- und Schleifscheibenverschleißmechanismen in Abhängigkeit von der thermischen und mechanischen Lasten abgeleitet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen