Strategies for Grinding of PCBN-Inserts
Final Report Abstract
Im Rahmen dieses Vorhabens wurde der Einfluss des In-Prozess-Konditionierens, der Oszillation des Schleifwerkzeugs und der Variation des Schnittrichtungswinkels auf den Werkzeugverschleiß und die Werkstückqualität beim Querseiten-Planschleifen von PcBN-Werkstoffen untersucht. Für Diamantmikrokörnungen wurde ermittelt, dass ein In-Prozess-Konditionieren mit Korund-Topfwerkzeugen einen wesentlichen Einfluss auf die Bearbeitungsqualität und den Werkzeugverschleiß hat. Der Einfluss der Körnung des Konditionierwerkzeugs ist vom Blockschärfen übertragbar. Die Umfangsgeschwindigkeit des Konditionierwerkzeugs ist an die Schnittgeschwindigkeit des Schleifwerkzeugs beim Konditionieren anzupassen. Der Einfluss der Abrichtzustellung ist hierbei nicht signifikant, weshalb eine geringe Zustellung zugunsten eines geringeren Werkzeugverschleißes zu bevorzugen ist. Beim produktiven Schleifen von PcBN wird eine geringe Schnittgeschwindigkeit verwendet. Diese hat zufolge, dass bei der Oszillation des Schleifbelags in der Schleifebene Oszillationsfrequenzen gewählt werden können, die Teiler der Rotationsfrequenz des Schleifwerkzeugs darstellen. Diese führen infolge der hohe Abrasivität des Werkstoffes zu einem lokal signifikant erhöhten Profilverschleiß auf dem Schleifbelag. Bei einer Oszillationsfrequenz vom 0,17-fachen der Schnittgeschwindigkeit ist der Verschleiß am Schleifwerkzeug minimal. Eine kinematische Simulation des Schleifprozesses konnte zeigen, dass bei dieser Oszillationsfrequenz der Oberflächenanteil der maximalen Anzahl der Eingriffe je Schleifkorn minimal ist. Durch Variation des Schleifrichtungswinkels wird die Eingriffsbreite vergrößert, sodass eine größere Anzahl an Diamanten am Schleifprozess beteiligt sind. Infolge der Prozesskinematik liegt das lokale Optimum im maximalen Schleifrichtungswinkel von 30°. Weiterhin wird die kinematische Kontaktlänge signifikant verringert. Dies führt zu einer Minderung des Makro- und Mikroverschleißes am Schleifwerkzeug. Durch die Variation des Schleifrichtungswinkels ist es möglich, in einem gestützten Schnitt in den sprödharten Werkstoff hinein zu schleifen. Hierdurch wird die Streuung der Schartigkeit der Schneidkante am Werkstück gemindert, da es zu weniger zufälligen Ausbrüchen von CBN-Körnern an der Schneidkannte kommt.
Publications
- Strategien zur Minderung des Werkzeugverschleißes beim Schleifen von PcBN. Fachgespräch zwischen Industrie und Forschung – 7. Dortmunder Schleifseminar “METAV-Spezial”, Düsseldorf, S. 53 – 64, 2018
Denkena, B.; Grove, T., Müller-Cramm, D.
- Der Winkel weist den Weg. WB - Werkstatt und Betrieb, 152 (2019) 3, S. 30 - 32, 2019
Denkena, B., Grove, T., Müller-Cramm, D.
- Strategien zum Konditionieren von Diamantschleifwerkzeugen für die Bearbeitung von pCBN. Diamond Business, Ausgabe 1/2019, S. 46 - 52, 2019
Denkena, B., Grove, T., Müller-Cramm, D.
- Wear mechanism model for grinding of PcBN cutting inserts, Journal of Materials Processing Technology, 2019
Denkena, B.; Grove, T., Behrens, L., Müller-Cramm, D.
(See online at https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2019.116474)
