Einfluss der Schleifscheibentopographie auf die Ausbildung des thermo-mechanischen Belastungskollektivs im Schleifprozess

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Bergs, seit 7/2019
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 350725742

Der Stand der Technik und die eigenen Vorarbeiten zeigen, dass ein wesentliches Wissensdefizit über den Einfluss der volumetrischen Schleifscheibenzusammensetzung und der resultierenden Schleifscheibentopographie auf das im Schleifprozess auf die Bauteilrandzone wirkende thermo-mechanischen Belastungskollektivs besteht. Es ist bisher nicht möglich eine quantitative Aussage über den Einfluss der volumetrischen Schleifscheibenzusammensetzung auf die Randzoneneigenschaften eines Bauteils zu treffen.Eine detaillierte, quantitative Beschreibung der Schleifscheibentopographie über geeignete Kennwerte ist eine Voraussetzung für die Identifikation dieser Wirkzusammenhänge im Schleifprozess. Die dazu notwendige Analyse der Schleifscheibenoberfläche ist jedoch bisher aufgrund limitierter Messmethoden und unzureichender Kennwerte zur Beschreibung der Topographie nur beschränkt möglich. Das Ziel des Vorhabens ist es daher, den Einfluss der Schleifscheibentopographie auf das thermo-mechanische Belastungskollektiv zu modellieren, das während eines Flachschleifprozesses auf die Bauteilrandzone wirkt. Dazu wird ein empirisch analytisches Erklärungsmodell entwickelt, das mit Hilfe dreidimensionaler Topographiekennwerte die Vorhersage des auf die Bauteilrandzone wirkenden thermo-mechanischen Belastungskollektivs ermöglicht.Zunächst werden die für die schleiftechnischen Untersuchungen nötigen Messmethoden zur Identifikation der mechanischen und thermischen Prozesslasten adaptiert, konstruiert und in die Schleifmaschine integriert. Zur Erforschung der erforderlichen Zusammenhänge werden gezielt verschiedene Schleifscheibentopographien eingestellt und schleiftechnische Untersuchungen durchgeführt. Darin werden erstmalig die auf den Werkstoff wirkenden und über den Kontaktbogen aufgelösten, thermischen- und mechanischen Belastungsprofile in Abhängigkeit von der Schleifscheibentopographie erforscht. Parallel werden die Topographien der eingesetzten Schleifscheiben hinsichtlich ihrer Höhen-, Materialanteil- und dreidimensionalen Topographiekennwerte analysiert. Zwischen den erfassten topographieabhängigen thermischen und mechanischen Belastungsprofilen und den gewonnenen dreidimensionalen Topographiekennwerten werden Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge hergeleitet. Aufbauend auf diesen Zusammenhängen wird jeweils ein quantitatives Modell zum Einfluss der dreidimensionalen Topographiekennwerte auf die Ausprägung der thermischen- und mechanischen und über den Kontaktbogen aufgelösten Belastungsprofile hergeleitet.In weiteren Arbeiten ist geplant, die im vorliegenden Forschungsvorhaben erarbeitete Versuchsmethodik zur Ermittlung der Abhängigkeit des Prozessverhaltens von weiteren Schleifscheibenspezifikationen (z.B. Metall- und Kunstharzbindungen) einzusetzen. Zusammengefasst wird in den beiden Forschungszeiträumen ein quantitatives Modell zur kontaktbogenaufgelösten Abhängigkeit des thermo-mechanischen Belastungskollektivs von der Schleifscheibenspezifikation angestrebt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Fritz Klocke, bis 6/2019