Entwicklung eines Zerspankraftmodells zur Optimierung der Prozessauslegung beim Kegelradschleifen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Bergs, seit 7/2019
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 386689474

In wissenschaftlichen Vorhaben zum Profilschleifen und Wälzschleifen von Stirnradverzahnungen wurde die zentrale Bedeutung der Zerspankraftberechnung für die Vorhersage thermischer Randzonenbeeinflussungen gezeigt. Darüber hinaus haben Untersuchungen zum Kegelradschleifen vereinfachte Ansätze zur Bestimmung der Zerspanvolumen und Schleifbrandvorhersage geliefert. Bislang existiert kein Modell, um die Prozesskraft beim Kegelradschleifen zu berechnen. Die Erkenntnisse aus dem Stand der Technik sollen daher zusammengeführt und an die Besonderheiten des Fertigungsverfahrens angepasst werden, um ein Prozesskraftmodell zu entwickeln. Dies soll insbesondere auf Basis eines Transfers der Erkenntnisse aus einem Vorgängerprojekt auf das Kegelradschleifen erfolgen. Mithilfe des entwickelten Kraftmodells soll das Prozessverständnis verbessert und die Prozessauslegung beim industriellen Anwender vereinfacht und optimiert werden. Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines Kraftmodells zur Optimierung der Prozessauslegung beim Kegelradschleifen. Das Modell basiert auf einer Abbildung der Prozesskinematik, mit der das Kontaktvolumen zwischen Schleifscheibe und Werkstück bestimmt wird. Die Kinematik des tauchenden Kegelradschleifens wird auf dem Ansatz eines weiteren DFG-Projektes aufgebaut. Mit der Methode nach WERNER erfolgt die Berechnung der Prozesskraft aus dem Kontaktvolumen. Aus den Kontaktbedingungen des Kegelradschleifens werden Analogieversuche zur Abbildung der verschiedenen Prozessvarianten abgeleitet. Für diese Analogieversuche erfolgen die Berechnung des Kontaktvolumens und die Abschätzung der Prozesskraft. Während der Durchführung der Analogieversuche wird die Prozesskraft gemessen, um das zuvor entwickelte Kraftmodell zu parametrieren. Zudem findet eine Untersuchung der Randzonenintegrität der geschliffenen Bauteile statt, um den Zusammenhang zwischen thermischer Beeinflussung der Randzone und Prozesskraft zu bestimmen. Im Anschluss wird das parametrierte Prozesskraftmodell in Kegelradschleifversuchen im industriellen Umfeld beim Anwendungspartner Scania untersucht. Auf diese Weise wird die Übertragbarkeit der Erkenntnisse aus dem DFG-Vorgängerprojekt und den Analogieversuchen auf den Kegelradschleifprozess sichergestellt. Basierend auf dem Schleifkraftmodell wird eine Richtlinie zur Optimierung der Prozessauslegung entwickelt. Dazu werden Grenzwerte für die Zerspankraft ermittelt, ab der eine kritische Bauteilbeeinflussung erwartet werden kann. Durch diese Übertragung ins industrielle Umfeld werden die wissenschaftlichen Ergebnisse unmittelbar für den Anwender der Technologie Kegelradschleifen nutzbar gemacht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: Saint-Gobain Abrasives GmbH; Standort Gerolzhofen; Scania CV AB
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Fritz Klocke, bis 6/2019